Os sistemas eletrónicos modernos enfrentam frequentemente um dilema frustrante: escolher o desempenho de alta frequência ou conformar-se com a fabricação econômica?Este artigo examina uma placa híbrida de oito camadas que alcança precisamente esse equilíbrio, combinando laminados de alta frequência Rogers RO4003C com material S1000-2M FR-4 em um único projeto.

A abordagem híbrida: colocar os materiais onde eles importam

As camadas superior e inferior usam 0,203 mm RO4003C, um laminado cerâmico de hidrocarbonetos da Rogers Corporation que oferece desempenho excepcional de alta frequência.38 e um factor de dissipação ultra-baixo (Df) de 0.0027 a 10 GHz, RO4003C garante que os sinais de RF viajem com perda mínima. Sua constante dielétrica estável em temperatura e frequência o torna ideal para aplicações de banda larga como 5G e radar.

O que torna o RO4003C particularmente atraente é a sua capacidade de processamento.RO4003C é compatível com equipamento de processamento FR-4 padrãoOs fabricantes podem obter desempenho de alta frequência sem investir em linhas de produção caras e especializadas.

As camadas médias utilizam S1000-2M, um material FR-4 de alto desempenho formulado para montagem livre de chumbo.Resiste às temperaturas de solda mais elevadas dos processos sem chumboA sua baixa CTE do eixo Z garante vias de perfuração fiáveis durante o ciclo térmico, enquanto a excelente resistência à humidade reduz o risco de falhas do CAF.

Esta abordagem dividida limita o material de alta frequência a cerca de 25% da área total do laminado,atingindo cerca de 90% do desempenho de todas as placas de alta frequência a cerca de 60% do custo do material.

Vias cegas: o que são e por que usá-las

A via é um buraco revestido que fornece conexão elétrica entre as camadas de PCB.Um beco sem saída é diferente, tal como um beco sem saída não atravessa todo um quarteirão.No design, vias cegas conectam L1-L2 e L7-L8, abrangendo apenas duas camadas adjacentes cada.

Porquê usar vias cegas? Primeiro, melhoram a densidade de roteamento.liberando os seis restantes para roteamento ininterruptoEm segundo lugar, otimizam a integridade do sinal.6 mm para um orifício através do qual se reduz a capacitância parasitária e a indutividade para um melhor desempenho de alta frequência.

Os vias cegos são fabricados usando perfuração a laser ou perfuração mecânica de profundidade controlada.Normalmente ± 50 μmUma ligação demasiado superficial resulta numa ligação aberta; uma ligação demasiado profunda pode penetrar na camada adjacente.

Vias cheias de resina: o que são e por que usá-las

Uma via cheia de resina é uma via que, após revestimento de cobre, é preenchida com resina epóxi, curada, moída e coberta com uma tampa de cobre.,0,25mm e 0,35mm.

A principal razão para o preenchimento de resina é permitir via-in-pad colocando vias diretamente dentro de pads de solda de componentes.A soldagem fundida desce através do barril pela ação capilar durante a soldagem por refluxoApós o preenchimento e tapa, a superfície da almofada torna-se plana e contínua, permitindo uma colocação ideal, garantindo uma solda confiável.

O preenchimento de resina também oferece um benefício de confiabilidade.potencialmente fracturando o cano revestido, uma falha conhecida como "popcorning".O enchimento por resina elimina este risco.

O desafio do processo é que diferentes diâmetros exigem diferentes formulações de resina e perfis de cura.e curar as taxas de rampa devem ser otimizadas para cada diâmetro.

Desafios de empilhamento, acabamento de superfície e fabricação

A espessura fina de 1,6 mm equilibra a rigidez para um painel de 273 mm × 185 mm com compatibilidade de conectores.5 oz/1 oz de cobre diferencial para a redução das camadas de sinal para gravação de linhas finasO acabamento de superfície ENIG fornece uma superfície plana, resistente à oxidação e soldável para componentes de pitch fino.

As placas híbridas apresentam desafios de fabricação. A incompatibilidade de CTE entre RO4003C e S1000-2M durante a laminação a ~ 190 ° C pode causar deformação. As mitigações incluem perfis de aquecimento segmentados, pré-cozimento,e arrefecimento controladoO enchimento de resina em três diâmetros requer parâmetros equilibrados para eliminar bolhas de ar em todas as vias.

Conclusão

Esta placa híbrida de 8 camadas demonstra que o desempenho de alta frequência e a fabricação rentável não se excluem mutuamente.Colocando RO4003C nas camadas de sinal externas e usando S1000-2M para o núcleo digital, o projeto alcança integração de RF e digital dentro de uma pegada compacta de 1,6 mm. As vias cegas fornecem a densidade de roteamento que os caminhos de alta frequência exigem.vias preenchidas com resina permitem o design via-in-pad e eliminam o popcornPara os engenheiros que trabalham em 5G, radar automóvel ou eletrónica aeroespacial, esta abordagem híbrida oferece um caminho convincente para a frente.