Multi-katlı Flex-rigid Radyatörs'te yüksek hızlı tasarım meydanları

Giriş: Yüksek Hızlı Flex-Rigid PCB'lerin Büyütmesi

Çok katmanlı flex-rigid baskılı devre tahtaları, gelişmiş elektronik sistemlerin bir temel taşı haline geldi, akıllı telefonlardan ve uzaysal iletişim modüllerine ve tıbbi görüntüleme cihazlarına kadar uzanan yöntemlerin belirlenmesi ve sınırlı bir ayak izi olan sıkılaştırma, yüksek çözünürlükte sinyal frekansının yüksek basınçlandırılması ve bu türdeki yüksek basınçlamaların azaltılması için gerekli olan elektriksel zorluklarının belirlenmesi gerekir.

Multi-Layer Flex-Rigid PCBs'leri Anlamak

İnşaat ve Stackupup

Esnek bir PCB, birçok esnek poliimide katmanların rijit FR-4 veya benzer laminat bölümlerine bağlanırken, esnek ve katı katmanlar yalnızca belirli kutup bölgelerinde bulunur ve sert bölümler en çok çelik ve kablolar taşırken, katmanların sayısı dört ila yirmi veya daha fazla arasında değişebilir.

Anahtar Avantajlar ve Zorluklar

Yüksek hızlı entegrasyonların birincil avantajı, bağlayıcı sayımları, daha düşük ağırlık ve dinamik ortamlarda güvenilirlikleri azaltılır. Ancak bu avantajlar karmaşık sinyal routing maliyetine gelir. yüksek hızlı tasarımlarda, her bir sinyal kaybı, ve katman geçişleri, yüksek frekanslarda daha yüksek bir profilde, bakırın sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit tutulması gerekir (düşük Dk yaklaşık 3.0–3.5).

Core High-Speed Signal Integrity Challenges

Impedance Control and Matching

Konsiyonel özellikler yüksek hızlı dijital ve RF sinyalleri için kritiktir. Çok katmanlı bir flex-rigid PCB, tıkanma genişliğine, bakır kalınlığına, dielektrik sabitine ve en yakın referans uçağa bağlıdır. Çünkü esnek katmanlar incelenir ve farklı Dk değerleri vardır, belirli bir hedef engelleyiciye ulaşır (örneğin, 50 DF tek taraflı veya 100 Ω) genellikle sabitlenmiş veya sadece 10 tasarımlara göre daha dar izler.

Elektromanyetik Interference ve Susceptability

Ahşap kirişlerde sürekli bir zemin uçağın yokluğu veya esnek bölgede büyük boşlukların varlığı, ince dielektriklerdeki güç düzlemlerine bağlı olarak çok katmanlı zemin boşlukları azaltmalıdır. EMI'yi azaltmak için, tasarımcılar katı bölümlerde sağlam zemin doldurmaları gerekir, zemin döngüleri ve yüksek çözünürlükte bir zemin uçağı korumak için en az bir üst düzey tabakanın yakınında bir zemin kaplamaları gerekir.

Crosstalk and Tier-to-Layer Coupling

Birden çok katman yoğun bir şekilde, bitişik sinyal katmanları arasındaki geçiş büyük bir endişe haline gelir.In flex-rigid boards, katmanların ince dielektrik (genellikle 2-4 mil) izler arasındaki mesafeyi azaltır, karşılıklı kapasitelilik ve indüktörel çift yönlendirme yardımcı olur, ancak uygun olmayan katmanlar arasında geçiş yapmak, ek olarak, tahtanın esnek kısmı daha az zemine sahip olabilir, sinyalleri daha kırılgan hale getirir. önerilen tasarım uygulamaları, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan veya sürekli olarak sabit sinyal tabakaları içerir.

Kesion Kayıp ve Cilt Etkisi

1 GHz'in üzerindeki frekanslarda, deri etkisi ve dielektrik kayıplarının hakimi kayıplar hakimdir. Polyimide- bazlı esnek substratlar genellikle yüksek çözünürlük faktörüne sahiptir (Df ~ 0.02) yüksek frekanslı sıvı malzemeler (Df ~ 0.002-0.005). Bu fark, yüksek çözünürlükte sert bölümlere kadar sert bir şekilde katlamalara neden olabilir.

Via Stub ve Transition Effects

Çok katmanlı ahşaplar genellikle bir çeyrek dalga boyunun bir yarısına kadar geçişler gerektirir.Seks-rigid tahtaları genellikle, sert bir uzunlukta bir aralıkta çok daha kısa sürede düzelmeler sağlar.Re-drilling sert parçalardan dolayı sert bir şekilde sert geçiş yapar ve esnek tabakaların riskine zarar verir.Bir çözüm mikrovias (laser-drilled) kullanılarak, sert bölümlerde çok daha kısa sürede düzelmemelidir.

Yüksek Hız Performansı için Malzeme Seçme

Malzeme seçimi muhtemelen yüksek hızlı multi-katlı flex-rigid PCB'lerin en etkili kararıdır. Esnek substratlar genellikle poliimide (PI) veya sıvı kristal polimer (LCP) standart poliimide veya LCP (Df) ile düşük bir miktar, 0.02, killeri sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan yapıştırıcılar için yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan LCP (Df) veya LCP (Df) için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Üreticiye belirtilecek kritik malzeme parametreleri şunları içerir:

Daha ayrıntılı rehberlik için, malzeme tedarikçilerinden gelen endüstri kaynaklarına atıfta bulunun.IPC-6013 Yeterlilik ve Esnek Basım Kurulu için Performansı) veya uygulama notları.

Yüksek Hızlı Çok-Layer Flex-Rigid PCBs için tasarım stratejileri

Topolojiyi optimize edin ve Routing Topology

Katmanı birincil sürücü olarak sinyal bütünlüğü ile tasarlayın. Zemin uçaklarda sürekli olarak boşlukları kullanın.Kaçlama sırasında stresi en aza indirmek için nötr eksende bir yığın kullanın.Felt tabakasının tam tersine doğru doğru doğru bir düzlemde (mikrostrip veya striptizci).Diferansiyel çiftler için, sabit çiftliği korumak ve engelsiz bir şekilde devre dışı bırakmak veya engellenmeleri önlemek için.

Diferansiyel Pair ve Uzun Eşleme

Yüksek hızlı seri bağlantıları için (örneğin, MIPI, HDMI, PCIe), kontrol edilen dürtü ve sıkı intra-kontuş uzunluğu eşleştirme (yaklaşık 5-10 mil) için ayarlanan rotalar için farklı yollar tanıtılabilir; viraj yarı yarıya daha fazla gecikmeler sağlar.Kabloğa doğrulanan çiftlerin içinde yatırılır ve ağarsa, her ikisine de izlenir.

Via Optimizasyon ve Stitching

Yüksek hızlı sinyalleri taşıyan ve en yüksek faiz oranına sahip olan mikrovias (laser-drilling, 4-6 mil çapında) flex bölümlerdeki geçişler için parasitik kapasitans ve indükleme geçişlerini minimuma kadar kullanmalı.

Yer ve

Sürekli bir zemin referansı mevcut yönetimi geri almak için önemlidir. Tam bakır dökmenin esneklik gereksinimleri nedeniyle imkansız olduğu bölümlerde, bir hatched zemin kalıbını kullanın (örneğin,% 70 dolum) ek ince flex tabakaları gerektirse bile. Stitch, eğimli zemini birden fazla vias ile katı zemine taşır.

Simülasyon ve Modelleme Önce Layoutout

PCB düzeninin sonlanmasından önce, 2D alan çözücüleri veya 3D EM simülasyonlarını kritik net segmentlerde çalıştırmadan önce, özellikle de geçişlerde ve yapılar üzerinden geçiş yapın. Üreticinin malzeme parametrelerini kullanın (görüntülerle) en kötü dosya analizi yapmak için. Simulate segmentindeki tüm kanalı eklemek, bu ekleme kaybı, geri dönüş kaybı ve gerekli bağlantı bütçesini doğrulamak için.

Kumaş ve Meclis Dikkat Ediyor

Çok katmanlı flex-rigid tahtaları için üretim süreci, reçine akışına ve tabaka geçişine neden olabilecek olan laminat döngüleri içerir ve bu da betonlamaları veya kirlenmeyi etkileyen bileşenlerden kaçınmak için her zaman dikkatle ele alınmalıdır.

Test ve Doğrulama

Yüksek hızlı performans elektrik testleri yoluyla doğrulanmalıdır. Zaman-domain refleksiyon (TDR) hedef veri oranına işaret etmek için kullanılır. Ağ analizörü (VNA) ölçümler, ek olarak, yönetim kurulunun belirli sayıdaki güven oranını değerlendirmek için S-parametreleri sağlar.

Sonuç: Future-Proofing Multi-Layer Flex-Rigid Designs

Veri oranları PCIe Gen 6 (64 GT /s) ve 5G mmWave gibi standartlarla yükselmeye devam ettikçe, burada belirtilen zorluklar sadece LCP ve esnek seramik kompozitler söz konusu düşük kaybın, katkı maddeleri ve titiz tasarım-tavılımcı özelliklerinin ve daha iyi kontrollerin doğrulanmasıyla ilgili olarak, malzeme bilimi, gelişmiş simülasyon ve kumaşlarla ortaklığın oluşturulması mümkün olacaktır.