M6 materiaal 14-laag hoog snelheids, laagverlies gelamineerd M6 multi-laag hybride PCB met Multi-Point Impedantie Control

Een 14-lagig M6-PCB met meerpuntsimpedantieregeling

Naarmate de gegevenssnelheden verder gaan dan 25 Gbps en in het domein van 56G en 112G PAM4 komen conventionele PCB-materialen zoals standaard FR-4 tot hun praktische grenzen.en de keuze van het laminaatmateriaal bepaalt rechtstreeks of een hogesnelheidsontwerp slaagt of misluktDit artikel onderzoekt een geavanceerd 14-laag bord gebouwd op M6 materiaal, met strenge impedantiebeheersing op vijf kritieke punten, IPC-3 klasse betrouwbaarheid,en geavanceerd via verwerkingstechnieken.

Productsnapshot: De 14-laagse High-Speed Board

Aantal lagen 14 lagen

Basismateriaal: M6-serie (Laminat R-5775 ((N), Prepreg R-5670 ((N))

Afgeronde platendikte: 2,406 mm

Koperen Gewicht: Innerlijke lagen 0,5 oz afgewerkt koper, Buitenste lagen 1 oz afgewerkt koper

Soldeermasker: Groen met witte letters

Oppervlakteafwerking: nikkel-palladium-goud (ENEPIG)

Panelgrootte: 106 mm x 102 mm = 1 stuk

Kwaliteitsnorm: IPC-3 klasse (hoge betrouwbaarheid)

Impedantieregeling: 5 differentiaalparen, elk geregeld tot 100Ω ± 10%

Vias: 0,2 mm in diameter, met hars verstopt, elektroplaat voor oppervlakte gladheid

Wat is M6 Board Material?

M6 is een hoog snelheids, laagverlies laminatiemateriaal uit de Megtron-serie, speciaal ontworpen voor toepassingen die een superieure signaalintegriteit bij hoge frequenties vereisen.

• Laminat: R-5775 ((N)
• Prepreg: R-5670(N)

Beide zijn geclassificeerd als "High Speed, Low Loss Multi-layer Materials" met een lage Dk glasstofconstructie, die de signaalverspreiding vertraging vermindert en verbetert de impedantie consistentie.

Sleutelparametertabel (vanaf R-5775 ((N) Datasheet)

M6 Materiaalvarianten (kerntypen)

M6 is verkrijgbaar in meerdere kerndiktes, elk met specifieke glazen stoffen en harsinhoud:

Toepassingsgebieden voor M6

High-performance computing (servers, switches, routers)

optische transceivers (400G, 800G)

Telecommunicatie-infrastructuur (5G-basisstations, backhaul)

Test- en meetapparatuur

Luchtvaart en defensie (radar, elektronische oorlogsvoering)

Belangrijkste verwerkingspunten voor M6

Op basis van de M6-procesrichtlijn moeten fabrikanten aandacht besteden aan:

Opberging: Prepreg R-5670 dient te worden bewaard bij ≤23°C en ≤50% RH. Voor langere opslag is 5°C nodig.

Bindingsbehandeling van de binnenste laag: zwart/bruin oxide is aanvaardbaar, maar een alternatieve oxidebehandeling (peroxide/zwavel etching technologie) wordt de voorkeur gegeven.Na de behandeling met oxide wordt aanbevolen om het vlees gedurende 20 tot 30 minuten bij 105°C te bakken..

Boren: gebruik hoge spiraalhoek bits en gesmeerde inloopplaten (bijv. LE-platen). Peck boren wordt aanbevolen voor dunne bits.20 μm/omwenteling chipbelasting3000 hits.

Desmear: M6 heeft een lager gewichtsverlies dan standaard FR-4 (R-1766).Voor hybride constructies met FR-4, wordt een gecombineerd proces (plasma halveringstijd + permanganat zonder zwelling) aanbevolen.

Voorzorgsmaatregelen voor ENIG: bij gebruik van ENIG (zoals dit product) is bakken bij 150°C gedurende 5 uur of opslag bij kamertemperatuur gedurende 1 week vereist voor het nikkelplateren om plaatdefecten te voorkomen.

Laminatie: opwarmingssnelheid: 2,0-4,0°C/min. Druk: 3,0-4,0 MPa. De producttemperatuur moet gedurende 75 minuten hoger zijn dan 185°C. Vacuümstop bij 90-130°C (30 minuten na aanvang).

Types impedanties

Impedantiebeheersing is de praktijk van het matchen van de karakteristieke impedantie van een transmissielijn met de bron- en belastingimpedanties om signaalreflecties te minimaliseren.vijf differentiaalparen worden gecontroleerd tot 100Ω ± 10%Laten we de belangrijkste impedantietypen onderzoeken en hoe ze worden toegepast.

Eenzijdige impedantie

Een enkele geleider verwezen naar een grondvlak (meestal op een aangrenzende laag). Gemeenschappelijke waarden: 50Ω of 75Ω.

Differentiële impedantie

Dit is het type dat wordt gebruikt in het huidige product. Twee overeenkomstige sporen die gelijke en tegengestelde signalen dragen. De differentiële impedantie is de impedantie tussen de twee sporen.De standaardwaarde voor hogesnelheidsdifferentieelparen (USB), PCIe, Ethernet, LVDS) is 100Ω.

Waarom 100Ω verschil?Deze waarde brengt het energieverbruik, de geluidsdichtheid en de compatibiliteit met standaard transceiverontwerpen in evenwicht.

Coplanaire impedantie

Traces worden verwezen naar grondvlakken op dezelfde laag (via aangrenzende grondgieten) naast een referentievlak onder.vaak gebruikt in RF-ontwerpen of wanneer de afstand van laag tot laag inconsistent is.

Microstrip versus Stripline

Impedantiestructuur in dit product

Uit het impedantie berekeningsblad kunnen we twee verschillende structuren identificeren:

1. Randgekoppelde gecoate microstrip 1B (impedantie 1 & 2 L1 en L14)

2. Edge-coupled Offset Stripline 1B1A (impedantie 3, 4, 5 ¢ L5, L10, L12)

Waarom vijf impedantiebeheerspunten?

De vijf gecontroleerde differentiaalparen (L1, L14, L5, L10, L12) weerspiegelen de complexiteit van hogesnelheidsrouting:

L1 en L14 (buitenste lagen): Waarschijnlijk voor signalen die zonder via's in/uit het bord moeten komen, of voor testpunten.

L5, L10, L12 (binnenste lagen): Stripline-structuren voor lange, hogesnelheidslijnen die maximale EMI-bescherming en een consistente impedantie over langere afstanden vereisen.

De dielectrische hoogte (H1/H2) en Dk (Er1/Er2) van elke laag verschillen vanwege de stapeling, waardoor onafhankelijke aanpassingen van de spoorbreedte (W) en de afstand (S) vereist zijn, precies zoals in de kolommen "Aangepast" is weergegeven.

Aanvullende betrouwbaarheidskenmerken

Belangrijkste eisen zijn:

100% elektrische test voor continuïteit en isolatie

Strenger ringvormige ringvereisten (minimaal 50% pad)

Meer strenge kwaliteit van de gatwand (geen leegtes, geen scheuren na thermische spanning)

Volledige vulling van beklede gaten (geen gaten in koper)

0.2 mm Vias: Hars verstopt + elektroplateerde gladheid

Kleine vias (0,2 mm diameter) zijn standaard voor ontwerpen met een hoge dichtheid.

Open via's kunnen echter problemen veroorzaken:

Soldeerwijk tijdens de montage

Gevangen stroom veroorzaakt uitgassing

Onregelmatig oppervlak voor de plaatsing van onderdelen

De via wordt volledig gevuld met een niet-geleidende epoxyhars.

Dit maakt het mogelijk:

Via-in-pad-ontwerp (via's rechtstreeks onder BGA-pads geplaatst)

Verbeterde betrouwbaarheid (geen leemten, geen gevangen verontreinigende stoffen)

Betere warmteafvoer (vast koper)

Conclusies

Deze 14-laag M6 PCB vertegenwoordigt de state of the art in high speed digitaal ontwerp. Door het combineren van de low-loss M6 laminaat (R-5775/R-5670) met 5-punts differentiële impedantie controle,betrouwbaarheidsklasse IPC-3, en geavanceerd door middel van verwerking (harsplugging + elektroplatering), is het bord speciaal gebouwd voor toepassingen die signaalintegriteit bij 25+ Gbps vereisen.

Het gebruik van zowel microstrip- (L1, L14) als offset-striplijnstructuren (L5, L10, L12) toont een geavanceerd begrip van impedantieregeling over verschillende laagtypes.Voor ingenieurs die vergelijkbare platen specificeren, de aandacht voor materiaalopslag, boorparameters, ontblootingscycli en ENIG-voorbakken (zoals beschreven in de M6-procesrichtlijn) is essentieel voor het bereiken van succes bij de eerste doorgang.