1, Cerință de structură stivuită: placa Rogers nu poate folosi structura „plăci obișnuite cu patru straturi”.
Aceasta este cerința de bază care diferențiază designul de impedanță a plăcilor de înaltă frecvență Rogers de plăcile obișnuite:
Placa obișnuită cu patru straturi este o placă de bază cu 2/3 straturi, iar PP (foaia semi-întărită) este presată în sus și în jos pentru a controla impedanța exterioară. Cu toate acestea, PP are o grosime instabilă și un flux neuniform de adeziv în timpul umplerii prin compresie, ceea ce poate provoca o deviere a impedanței în stratul exterior și nu este potrivit pentru plăcile de-înaltă frecvență Rogers.
Abordarea corectă este adoptarea unei „structuri a plăcii dual core”: adică mediul de referință pentru linia de impedanță exterioară este furnizat de placa de bază, deoarece grosimea mediului din mijlocul plăcii de bază este stabilă și controlabilă, ceea ce poate asigura stabilitatea semnalului de impedanță externă.
Grosimea plăcii de bază și grosimea mediului intermediar pot fi ajustate, dar lățimea liniilor de impedanță/distanța dintre linii trebuie ajustată împreună cu stiva și nu pot fi modificate fără a modifica lățimea liniei.
Două exemple obișnuite de stivuire de impedanță a plăcilor de înaltă frecvență-Rogers (luând ca exemplu RO4350B, Dk=3.48):
Atât placa dublu-față, cât și straturile de sus și de jos au linii de semnal: L1/L2 și L3/L4 folosesc fiecare o placă de miez RO4350B de 0,254 mm, cu mijlocul umplut cu mediu de 0.1+0.73+0.1mm.
Doar stratul de sus (sau de jos) are linii de semnal: un RO4350B de 0,254 mm este utilizat pentru straturile de semnal L1/L2 adiacente, cu umplere de 0.1+0.73+0.1 mm în mijloc, iar 0,23 mm fr4 este utilizat pentru L3/L4 pe cealaltă parte.
Design cu presiune mixtă: utilizați Rogers numai pentru straturile cheie care transportă semnale de-frecvență/înaltă-viteză și utilizați fr4 pentru stratul de putere, formare și straturile de-viteză mică, echilibrând performanța și costul (prețul Rogers este de aproximativ 5-10 ori mai mare decât FR-4). La amestecare, stivuirea trebuie să se asigure că stratul de înaltă frecvență este adiacent planului de referință complet.
2, Cerințe de calcul și simulare a impedanței
Acesta trebuie calculat folosind instrumente profesionale și nu poate fi estimat pe baza experienței: calculatorul de impedanță a microundelor MWI (Calculator de impedanță microunde) oficial al Rogers are încorporat un model precis de parametri ai materialului-(inclusiv date despre modificarea Dk în funcție de frecvență); Producătorii și designerii de pcb-uri folosesc de obicei Polar SI9000/SI8000.
Calculul ar trebui să utilizeze „valoarea Dk măsurată/lot de producător” pentru a calibra modelul: deși fluctuația Dk a diferitelor loturi ale aceluiași model este mică (fluctuația fabricii Rogers Mai mică sau egală cu ± 0,05), deviația de impedanță va apărea totuși la frecvențe înalte. Practica profesională este de a corecta calculul pe baza valorii Dk măsurate a fiecărui lot.
Selectarea modelului: există diferențe semnificative în impedanța modelului între ghidajele de undă coplanare, liniile microbande și liniile de bandă (medii la fel/diferite) - sub aceeași lățime de linie, impedanța liniilor de microbandă este de obicei cu 10% până la 15% mai mare decât cea a liniilor de bandă (liniile de microbandă au medii de aer și Dk echivalent mai mic). Alegerea modelului greșit va duce la calcule complet incorecte.
Încorporarea toleranțelor în proiectare: Ieșirea de proiectare ar trebui să ofere intervalul de „lățime de linie ± toleranță → fluctuație de impedanță” și să lase o marjă, în loc să ofere doar o valoare ideală.
3, Cerințe de proiectare a cablajului
Planul de masă de referință complet: stratul-de semnal de înaltă frecvență trebuie să aibă ca referință un plan de masă continuu. Este interzisă săparea șanțurilor sau tăierea planului de masă cu cabluri sub dispozitivul de înaltă frecvență, altfel va avea loc o schimbare bruscă a impedanței locale.
Pereche diferențială: cablare de lungime strict egală și echidistant (diferența de lungime este în general controlată în 5 ml), distanța diferențială S determină direct impedanța diferențială - atunci când distanța este mai mică decât lățimea liniei, cuplarea este semnificativ îmbunătățită și impedanța diferențială este semnificativ mai mică decât de două ori impedanța cu un singur capăt.
Tratarea găurilor traversante: Găurile traversante pot deteriora impedanța locală, de aceea este recomandabil să găuriți cât mai puține posibil. Orificiile îngropate oarbe ar trebui să aibă prioritate pentru traseul RF și, dacă este necesar, găurirea din spate ar trebui să fie utilizată pentru a îndepărta cioturile pentru a reduce reflexia.
Izolare: Linia de înaltă frecvență trebuie menținută la o distanță suficientă de sursa de alimentare și de linia analogică (în general, mai mare sau egală cu de 3 ori lățimea liniei) și, dacă este necesar, trebuie adăugată o masă prin perete (Via Fence) pentru a suprima diafonia.
7, Cerințe pentru coordonarea impedanței în procesele de fabricație (care trebuie luate în considerare în timpul proiectării)
Toleranțele oferite de proiect depind în cele din urmă de implementarea procesului. La selectarea plăcilor și la scrierea specificațiilor, trebuie aliniate următoarele abilități:
Toleranță la lățime de linie: placa de-frecvență înaltă trebuie să fie mai mică sau egală cu ± 0,015 mm (aproximativ ± 0,6 mil) și necesită expunere directă la scriere cu laser LDI; Cerințele pentru scenariile Mai mari sau egale cu 10 GHz sunt mai stricte.
Uniformitatea grosimii dielectricului: IPC-6018C necesită o toleranță mai bună de ± 10%, iar abaterea grosimii dielectrice pentru fiecare strat de placaj Rogers trebuie controlată în ± 0,01 mm.
Consecvența lotului Dk: selectați același lot de plăci pentru a evita fluctuațiile Dk.
Testare: testul de impedanță TDR (IPC-TM{-650 2.5.5.7, timp de creștere a testului Mai mic sau egal cu 35 ps) trebuie efectuat înainte de a părăsi fabrica. Gama superioară necesită o inspecție completă 100% cu raportul de testare a impedanței atașat. Legăturile RF cheie ar trebui verificate pentru pierderea de inserție/pierderea de returnare folosind VNA.
8, Corespondența dintre selecția plăcii și frecvența
Premisa proiectării impedanței este selectarea plăcii potrivite, care poate fi localizată rapid în funcție de frecvență:
Mai mic sau egal cu 1GHz: FR-4 convențional este suficient (Dk ≈ 4,2);
1-10GHz: plăci de frecvență medie până la înaltă (cum ar fi RO4350B, RO4003C);
Mai mare sau egală cu unda de 10 GHz/milimetru (radar de 77 GHz): trebuie utilizate plăci de înaltă frecvență (RO3003, RT/duroid 5880 și alte materiale cu pierderi ultra-scăzute).