PCB 設計で混合 PCB スタック共有を設計する方法

レーダー評価モジュールは、PCB を設計する最良の方法の 1 つです。 PCB には、RF ルーティングと高出力伝送を備えた完全なミリ波部品と、複数の IC を備えた中速デジタル部品が含まれています。私は TI と提携していませんが、このボードを教育ツールとして気に入っている主な理由は、Rogers や Taconic などの PTFE ベースのラミネートを使用して商用 RF 製品を構築する方法を示しているからです。時々、PTFE ラミネートや低 Dk ガラスクロスラミネートなどの代替品の使用について話すとき、スタック全体を構築するために接着層を備えた高価な PTFE 材料やメグトロンなどの低損失材料を使用することについて話しているわけではありません。

場合によっては、完全に PTFE ラミネートまたは低 Dk ラミネートからボードを構築することが理にかなっています。この作業は高速バックプレーンで完了しました。このバックプレーンは、複数のレイヤーで数十の長い相互接続をサポートし、帯域幅のカットオフ周波数は ~ 80 GHz です。 15 インチのボードスペース内の 2 つのコネクタ間で複数のギガビットシリアルチャネルをルーティングする必要がある場合、損失を最小限に抑えて、レシーバでの信号を回復できるようにする必要があります。ただし、実際には 1 層の低損失ラミネートのみが必要な場合もあります。これは混合 PCB スタックの本質であり、PCB にとってより良い選択となる可能性があります。

混合 PCB スタックを使用する場合

材料を選択し、スタックを計画する際に最初に生じる質問は、どの材料が必要で、何層を使用する必要があるかということです。低損失ラミネートの必要性と必要なレイヤー数を決定したと仮定すると、混合ラミネートを使用する必要があるかどうかを検討する時が来ました. さまざまなケースで、PCB で低損失ラミネートと混合層を使用することを検討できます。

コスト削減: すべての PTFE またはすべての低 DK を除去すると、費用がかかる可能性があります。プロトタイプの場合、コストの差は大きくありませんが、大きなバッチで蓄積されます。

低 RF 相互接続の数: すべての高速/RF 信号を 1 つの層に配置できる場合、特別な低損失ラミネートを使用してスタック全体を構築しても意味がありません。基板サイズを大きくしてビアの数を減らし、すべてを低損失層に配置することを検討してください。

ミリ波設計: 相互接続が短い限り、ISM バンドまたは 6 ～ 7 GHz WiFi で動作する一部の RF システムは、FR4 ラミネートで正常に動作できます。車両のレーダー周波数に達するかそれ以上になると、相互接続が短すぎて実用的でない場合を除き、通常は低損失のラミネートが必要になります。

PCB

上記の層は、帯域幅がミリ波範囲に十分に拡張されているデジタルシステムにも適していますが、低損失ラミネートの分散に注意してください。 RF 基板材料メーカーは、高 GHz 周波数範囲でフラットな分散を備えたラミネートシステムを構築しようとしています。ただし、一部の高周波数制限を超えると、分散が再び発生し、デジタル信号の損失と位相歪みが増加します。分散のない限界を超える非常に高い周波数で作業する場合は、正確なインピーダンスと S パラメータの計算を実行できるように、必ずラミネートの供給元に連絡して誘電率のデータを入手してください。

さらに、一部のメーカーは、PWR と SIG を 2 つの内部レイヤーに隣接して配置するため、このスタックを作成できないと言う場合があります。ボードが小さくても問題ありません。スパンがマルチ U バックプレーンのサイズに達するまで、プレートは曲がりません。必要に応じて、銅被覆を使用して内層のバランスを取ることもできます。

早めにメーカーに相談

損失要件、ボードの厚さ、層数に基づいてハイブリッドスタックを組み立てた場合は、設計を開始する前にスタックをメーカーに送付する必要があります。材料によっては他の材料よりも高い温度と圧力が必要なため、製造業者はプレートが分解や剥離なしにラミネートサイクルを通過するかどうかを判断できるため、これは重要です。できるだけ早くメーカーに連絡し、複合ラミネートで必要な低損失ラミネートの使用についてアドバイスを求めることを恐れないでください。必ずそれらを与えてください：

必要なレイヤー数

必要な層の厚さ

キャップ低損失ラミネート素材

ラミネート材の梱包

要件によっては妥協する必要がある場合があるため、どの要件が必要で、どれが所有できるかを判断してください。

接着剤層が追加された後、メーカーは、完成した基板の厚さの変化を詳細に理解することができます. スタックを計画するときは、これを考慮する必要があります。配線する必要がない限り、通常は接着層の誘電率を気にする必要はありません。最上階に低損失ラミネートを設計した場合、低損失材料を FR4 グレードのラミネートに接着させるために、L2 と L3 の間に接着剤層を配置する必要がある場合があります。詳細については、製造元にお問い合わせください。

予備スタックを提出する

予備スタックを作成した後でも、製造前に確認できるように製造元に送信する必要があります。混合ラミネートで使用する材料システムと低損失ラミネートを任意に選択できない場合があります。製造業者は、どの材料が入手可能か、どの納期が短いか、または製造を外注する必要があるかどうかを決定する権利を有します。残りの設計を作成する前に積層を確認できる場合、メーカーは、必要な PCB 積層プロセスと互換性のある代替材料システムを推奨できます。また、ボード全体の厚さの要件を満たすために、別のラミネート厚を推奨する場合もあります。

資料データシートを読む

ミックススタックの材料を選択していて、ミックススタックの構築においてより積極的な役割を果たしたい場合は、推奨されるスタックを作成する前に材料のデータシートを確認してください。完全な互換性を確保するために、CTE 値、Tg 値、樹脂流動温度、および硬化温度を一致させてください。製造可能性を確保するために、レビューのためにスタックを送信する必要があります。 PCB アセンブリおよび PCBA メーカーは、PCB 設計用に混合 PCB スタックを設計する方法を紹介します。