1, Wymagania dotyczące struktury ułożonej w stos: Płyta Rogers nie może używać struktury „zwykłej płyty czterowarstwowej”.
Jest to podstawowy wymóg, który odróżnia konstrukcję impedancyjną płytki wysokiej częstotliwości firmy Rogers od zwykłych płytek:
Zwykła płyta czterowarstwowa to płyta główna złożona z 2/3 warstw, a PP (arkusz półutwardzony) jest dociskany w górę i w dół, aby kontrolować impedancję zewnętrzną. Jednakże PP ma niestabilną grubość i nierównomierny przepływ kleju podczas wypełniania przez ściskanie, co może powodować dryf impedancji w warstwie zewnętrznej i nie nadaje się do płytek wysokiej-częstotliwości Rogers.
Prawidłowym podejściem jest przyjęcie „konstrukcji płyty dwurdzeniowej”: to znaczy, że medium odniesienia dla zewnętrznej linii impedancyjnej zapewnia płyta główna, ponieważ grubość medium w środku płyty głównej jest stabilna i możliwa do kontrolowania, co może zapewnić stabilność sygnału zewnętrznej linii impedancyjnej.
Grubość płyty głównej i grubość nośnika pośredniego można regulować, ale szerokość linii impedancji/odstęp między liniami należy regulować wraz ze stosem i nie można jej zmienić bez zmiany szerokości linii.
Dwa typowe przykłady układania impedancji płytki-wysokiej częstotliwości firmy Rogers (na przykładzie RO4350B, Dk=3.48):
Zarówno dwustronna-płytka, jak i górna i dolna warstwa mają linie sygnałowe: każdy z L1/L2 i L3/L4 wykorzystuje płytę główną RO4350B o grubości 0,254 mm, a środek wypełniony jest medium o grubości 0.1+0.73+0.1 mm.
Tylko górna (lub dolna) warstwa ma linie sygnałowe: RO4350B 0,254 mm jest używany dla sąsiednich warstw sygnału L1/L2, z wypełnieniem 0.1+0.73+0.1 mm w środku, a 0,23 mm fr4 jest używany dla L3/L4 po drugiej stronie.
Konstrukcja o mieszanym ciśnieniu: używaj Rogersów tylko w kluczowych warstwach przenoszących sygnały o wysokiej-częstotliwości i-szybkości, a fr4 w warstwach mocy, formacji i warstwach o niskiej-prędkości, równoważąc wydajność i koszt (cena Rogersa jest około 5-10 razy większa niż FR-4). Podczas mieszania układanie powinno zapewniać przyleganie warstwy wysokiej częstotliwości do całej płaszczyzny odniesienia.
2, Obliczanie impedancji i wymagania dotyczące symulacji
Należy ją obliczyć przy użyciu profesjonalnych narzędzi i nie można jej oszacować na podstawie doświadczenia: oficjalny kalkulator impedancji mikrofalowej MWI (Microwave Impedance Calculator) firmy Rogers ma wbudowany dokładny model parametrów materiału- (w tym dane dotyczące zmiany Dk wraz z częstotliwością); producenci i projektanci płytek PCB powszechnie używają Polar SI9000/SI8000.
Do kalibracji modelu w obliczeniach należy wykorzystać „wartość Dk zmierzoną przez producenta/partię”: chociaż wahania Dk w różnych seriach tego samego modelu są niewielkie (wahania fabryczne Rogersa mniejsze lub równe ± 0,05), dryft impedancji będzie nadal występował przy wysokich częstotliwościach. Praktyka zawodowa polega na korygowaniu obliczeń w oparciu o zmierzoną wartość Dk dla każdej partii.
Wybór modelu: Istnieją znaczne różnice w impedancji modelu pomiędzy współpłaszczyznowymi falowodami, liniami mikropaskowymi i liniami paskowymi (ten sam/różny ośrodek) - przy tej samej szerokości linii, impedancja linii mikropaskowych jest zwykle o 10% do 15% wyższa niż linii paskowych (linie mikropaskowe mają media powietrzne i niższy odpowiednik Dk). Wybór niewłaściwego modelu spowoduje całkowicie błędne obliczenia.
Uwzględnianie tolerancji w projekcie: Wynik projektu powinien zapewniać zakres „szerokości linii ± tolerancja → wahań impedancji” i pozostawiać margines, a nie tylko podawać idealną wartość.
3, Wymagania projektowe okablowania
Pełna płaszczyzna odniesienia: warstwa sygnału-o wysokiej częstotliwości musi mieć ciągłą płaszczyznę uziemienia jako odniesienie. Zabrania się kopania rowów lub przecinania płaszczyzny uziemienia okablowaniem poniżej urządzenia wysokiej częstotliwości, w przeciwnym razie nastąpi nagła zmiana lokalnej impedancji.
Para różnicowa: okablowanie o ściśle równej długości i równych odstępach (różnica długości jest zwykle kontrolowana w granicach 5 ml), odstęp różnicowy S bezpośrednio określa impedancję różnicową -, gdy odstęp jest mniejszy niż szerokość linii, sprzężenie jest znacznie lepsze, a impedancja różnicowa jest znacznie niższa niż dwukrotność impedancji z pojedynczym zakończeniem.
Obróbka otworów przelotowych: Otwory przelotowe mogą uszkodzić lokalną impedancję, dlatego zaleca się wiercenie jak najmniejszej liczby otworów. W ścieżce RF należy priorytetowo traktować ślepe, zakopane otwory, a jeśli to konieczne, należy zastosować wiercenie wsteczne w celu usunięcia króćców w celu zmniejszenia odbicia.
Izolacja: Linia wysokiej częstotliwości powinna być utrzymywana w wystarczającej odległości od źródła zasilania i linii analogowej (zwykle większa lub równa 3-krotności szerokości linii), a jeśli to konieczne, należy dodać uziemienie przez ścianę (przez płot), aby stłumić przesłuchy.
7, Wymagania dotyczące koordynacji impedancji w procesach produkcyjnych (do rozważenia podczas projektowania)
Tolerancje przewidziane w projekcie ostatecznie zależą od realizacji procesu. Wybierając tablice i pisząc specyfikacje, należy dostosować następujące umiejętności:
Tolerancja szerokości linii: karta wysokiej-częstotliwości musi mieć grubość mniejszą lub równą ± 0,015 mm (około ± 0,6 milicala) i wymaga bezpośredniego naświetlenia laserem LDI; Wymagania dla scenariuszy Większa lub równa 10 GHz są bardziej rygorystyczne.
Jednolitość grubości dielektryka: IPC-6018C wymaga tolerancji lepszej niż ± 10%, a odchylenie grubości dielektryka dla każdej warstwy sklejki Rogers powinno być kontrolowane w granicach ± 0,01 mm.
Spójność partii Dk: Wybierz tę samą partię płyt, aby uniknąć wahań Dk.
Testowanie: Test impedancji TDR (IPC-TM-650 2.5.5.7, czas narastania testu mniejszy lub równy 35 ps) powinien zostać przeprowadzony przed opuszczeniem fabryki. High-end wymaga 100% pełnej kontroli z załączonym raportem z testu impedancji. Kluczowe łącza RF należy sprawdzić pod kątem tłumienności wtrąceniowej/straty odbiciowej za pomocą VNA.
8, Zgodność między wyborem zarządu a częstotliwością
Założeniem projektowania impedancji jest wybór odpowiedniej płytki, którą można szybko zlokalizować według częstotliwości:
Mniej niż lub równo 1 GHz: wystarczający jest konwencjonalny FR-4 (Dk ≈ 4,2);
1–10 GHz: karty średniej i wysokiej częstotliwości (takie jak RO4350B, RO4003C);
Fala większa lub równa 10 GHz/milimetrowa (radar 77 GHz): należy zastosować karty wysokiej częstotliwości (RO3003, RT/duroid 5880 i inne materiały o ultra-niskich stratach).