ロジャース RO3010 DK 10.2 高周波ラミネートと混合材料 4層 1.27mm + 0.076mm + 1.27mm RFマイクロ波用PCB

製品の説明

設計で回路の小型化のための高い誘電率と厚い多層構造の機械的安定性の両方が必要な場合、課題は材料の選択を超えて広がります。異なる熱的および機械的特性を持つ材料をどのように組み合わせて信頼性の高い完成した基板を作成するかという問題になります。のRO3010ラミネートRogers Corporation のは、この方程式の電気的側面に対処する一方、注意深い積層設計と積層プロセス制御は機械的側面に対処します。

RO3010 はセラミック充填 PTFE 複合材料であり、比誘電率10.210 GHz で ± 0.30、誘電正接 0.0022 により、RF およびマイクロ波回路の大幅なサイズ縮小が可能になります。この材料は、X で 13 ppm/°C、Y で 11 ppm/°C、Z で 16 ppm/°C の CTE を備えた優れた寸法安定性を示し、厳しい熱環境でも信頼性の高いメッキスルーホールを実現するために銅とほぼ一致しています。 RO3010 は、0.005 インチ (0.13 mm) から 0.050 インチ (1.28 mm) の標準的な厚さがあり、標準的な PTFE 回路基板処理技術を使用して製造できます。

アプリケーション

1. 車載レーダー – 衝突回避と自動運転用の 77 GHz システム
2. 携帯電話基地局パワーアンプ – コンパクトな電力結合ネットワーク用の High-Dk
3. GPS およびパッチ アンテナ – 高誘電率による素子サイズの縮小
4. 衛星通信 – 要求の厳しい環境でも信頼できるパフォーマンスを実現
5. パワーバックプレーン – 全温度範囲で安定した電気的性能

RO3010 でのカスタム PCB 製造

当社は高周波プリント基板の専門メーカーとして、Rogers RO3010をはじめとする先端材料を使用した総合的な製造サービスを提供しています。次の仕様は、代表的な 4 層混合材料実装の詳細を示しています。

PCB 構造の詳細:

スタックアップ構成:

混合素材のスタックアップのためのデザインの要点

反りを軽減するための対称的な積層:
の1.27mm + 0.076mm + 1.27mm積層は本質的に対称的であり、これは異なる CTE 値を持つ材料を接合する場合に重要です。非対称の積層により、積層およびその後の熱サイクル中に不均衡な熱応力が生じ、反りの原因となります。対称構造により、FR-4 プリプレグ接着層の両側に同一の RO3010 コアが配置され、基板の厚さ全体にわたる機械的力のバランスがとれます。

CTE マッチング分析:
RO3010 の CTE は 13/11/16 ppm/°C (X/Y/Z) ですが、一般的な FR-4 プリプレグの CTE は、Tg より低い場合は 50 ～ 70 ppm/°C の範囲にあり、Tg より高い場合は大幅に高くなります。 2 つの厚い RO3010 コアの間にある薄い 0.076 mm のプリプレグ層により、この CTE の不一致の影響が最小限に抑えられます。複合構造の合計 CTE は、銅とほぼ一致する 2 つの 1.27 mm RO3010 層によって支配されます。この設計により、基板全体の拡張が銅メッキのスルーホールとの互換性を維持し、熱サイクル中のバレルメッキへのストレスが軽減されます。

1080 プリプレグの選択と樹脂の流れの制御:
1080 ガラス スタイルのプリプレグは、その高い樹脂含有量 (通常 45 ～ 55%) と優れた流動特性により、この用途に選択されました。公称厚さ 0.076 mm の 1080 は、ターゲットのボンドライン厚さを維持しながら、内層の銅フィーチャ間のギャップを埋めるのに十分な樹脂を提供します。 1080 の高い樹脂流動能力は、内層に銅フィーチャーを含む可能性がある 1.27 mm RO3010 コア表面トポグラフィーを充填するのに不可欠です。

ラミネートのリスク要因と軽減策:

樹脂の流れと充填: 1080 プリプレグは、ボンド ラインを枯渇させる過剰な流れを起こさずに、銅のギャップを埋めるのに十分な流れが必要です。流れが不十分だとボイドや層間剥離が発生します。過剰な流れは樹脂が不足した領域を引き起こし、潜在的な電気的故障を引き起こします。プロセスパラメータは、樹脂がゲル化する前にギャップを埋めることができるように、制御された流量範囲、通常は制御されたランプ速度での15〜25 psiのラミネート圧力を目標にする必要があります。

層間接着: PTFE ベースの RO3010 表面とエポキシベースの FR-4 プリプレグの間で信頼性の高い接着を実現するには、適切な表面処理が必要です。 RO3010 表面は、接着を促進するために、接着前に化学的に前処理 (ナトリウムまたはプラズマ処理) する必要があります。プリプレグの樹脂システムは PTFE 表面化学と適合する必要があります。

寸法安定性: RO3010 コアと FR-4 プリプレグは異なる熱膨張挙動を持っています。ラミネートの冷却サイクル中に、接着界面に残留応力が発生します。寸法制御を維持し層間剥離を防ぐために、加圧下で冷却することをお勧めします。対称的な積層により、プリプレグの両側の応力のバランスが取れ、この問題がさらに軽減されます。

厚さの制御: 2.8mm の仕上がり厚さを達成するには、積層後のプリプレグのボンドラインの厚さを正確に制御する必要があります。公称厚さ 0.076 mm の 1080 プリプレグは、積層中に圧縮されます。最終的な厚さは、樹脂の流れ、銅の厚さ、およびラミネート圧力によって異なります。目標とする仕上がり厚さに合わせた正しいプレスパラメータを確立するには、テストパネルを使用したプロセス検証をお勧めします。

材料上の利点

コンパクト設計のための高誘電率:
Dk 10.2 の RO3010 は、RF およびマイクロ波回路の大幅なサイズ縮小を可能にします。そのため、設置面積が重要となるパッチ アンテナ、フィルター、その他のコンポーネントに最適です。

優れた寸法安定性:
銅に適合した 13/11 ppm/°C の X/Y CTE は、優れた寸法安定性を提供し、厚い多層構造でも厳しい位置合わせ公差と信頼性の高いメッキスルーホールを実現します。

Dkの低い熱係数:
RO3010 は、Dk が高いにもかかわらず、Dk の熱係数 -395 ppm/°C を維持し、全温度にわたって予測可能な性能を保証します。これは、温度に対する相の安定性が重要な用途にとって重要です。

高い熱伝導率:
RO3010 は、0.95 W/m・K で標準 PTFE ラミネートと比較して優れた放熱性を備え、高出力 RF アプリケーションをサポートします。

混合材料の互換性:
RO3010 を FR-4 プリプレグと組み合わせると、接着と機械的サポートに FR-4 を使用しながら、重要な層に RO3010 の高周波性能を活用して、コスト効率の高いハイブリッド スタックアップを作成できます。

品質と可用性

すべてのボードは IPC-Class-2 品質規格に準拠して製造されており、商業、産業、および車載アプリケーションに対する堅牢な信頼性を保証します。機能の完全性を保証するために、出荷前に 100% の電気テストが実行されます。

当社の生産能力は世界中で利用可能であり、プロトタイプと数量の両方の要件に柔軟な出荷と物流サポートを提供します。当社は厳格なプロセス管理を維持しながら、迅速な納期と競争力のある価格を提供します。

カスタムスタックアップ、混合材料構成の組み合わせに関するお問い合わせRO3010 FR-4 プリプレグ付き、制御された深さの機能、代替表面仕上げ、またはその他の要件については、当社のセールス エンジニアリング チームにお問い合わせください。当社はお客様の高周波回路基板の要件をサポートする準備ができています。