1, Requisito della struttura impilata: la scheda Rogers non può utilizzare la struttura "scheda ordinaria a quattro strati".
Questo è il requisito fondamentale che distingue il design dell'impedenza delle schede ad alta frequenza Rogers dalle schede ordinarie:
Il normale pannello a quattro strati è un pannello centrale con 2/3 strati e il PP (foglio semi-indurito) viene pressato su e giù per controllare l'impedenza esterna. Tuttavia, il PP ha uno spessore instabile e un flusso adesivo irregolare durante il riempimento a compressione, che può causare una deriva dell'impedenza nello strato esterno e non è adatto per le schede ad alta frequenza Rogers.
L'approccio corretto è quello di adottare una "struttura della scheda dual core": ovvero, il mezzo di riferimento per la linea di impedenza esterna è fornito dalla scheda centrale, poiché lo spessore del mezzo al centro della scheda centrale è stabile e controllabile, il che può garantire la stabilità del segnale della linea di impedenza esterna.
Lo spessore del pannello centrale e lo spessore del supporto intermedio possono essere regolati, ma la larghezza/spaziatura della linea di impedenza deve essere regolata insieme alla pila e non può essere modificata senza modificare la larghezza della linea.
Due esempi comuni di stacking di impedenza della scheda ad alta frequenza Rogers- (prendendo come esempio RO4350B, Dk=3.48):
Sia la scheda a doppia faccia- che gli strati superiore e inferiore dispongono di linee di segnale: L1/L2 e L3/L4 utilizzano ciascuno una scheda centrale RO4350B da 0,254 mm, con la parte centrale riempita con 0.1+0.73+0.1mm medio.
Solo lo strato superiore (o inferiore) ha linee di segnale: un RO4350B da 0,254 mm viene utilizzato per gli strati di segnale L1/L2 adiacenti, con 0.1+0.73+0.1mm di riempimento al centro, e 0,23 mm fr4 viene utilizzato per L3/L4 sull'altro lato.
Design a pressione mista: utilizza Rogers solo per gli strati chiave che trasportano segnali ad alta-frequenza/alta-velocità e utilizza fr4 per lo strato di potenza, la formazione e gli strati a bassa-velocità, bilanciando prestazioni e costi (il prezzo di Rogers è circa 5-10 volte quello di FR-4). Durante la miscelazione, l'impilamento dovrebbe garantire che lo strato ad alta frequenza sia adiacente all'intero piano di riferimento.
2, Requisiti di calcolo e simulazione dell'impedenza
Deve essere calcolato utilizzando strumenti professionali e non può essere stimato in base all'esperienza: il calcolatore ufficiale dell'impedenza delle microonde MWI (Microwave Impedance Calculator) di Rogers ha un modello accurato dei parametri del materiale integrato- (inclusi i dati su Dk che cambiano con la frequenza); i produttori e i progettisti di circuiti stampati utilizzano comunemente Polar SI9000/SI8000.
Il calcolo dovrebbe utilizzare il "valore Dk misurato/lotto del produttore" per calibrare il modello: sebbene la fluttuazione Dk di diversi lotti dello stesso modello sia piccola (fluttuazione di fabbrica Rogers inferiore o uguale a ± 0,05), la deriva dell'impedenza si verificherà comunque alle alte frequenze. La pratica professionale consiste nel correggere il calcolo in base al valore Dk misurato di ciascun lotto.
Selezione del modello: esistono differenze significative nell'impedenza del modello tra guide d'onda complanari, linee a microstriscia e linee a striscia (stesso/supporto diverso) - sotto la stessa larghezza di linea, l'impedenza delle linee a microstriscia è solitamente dal 10% al 15% superiore a quella delle linee a striscia (le linee a microstriscia hanno mezzi d'aria e Dk equivalente inferiore). La scelta del modello sbagliato comporterà calcoli completamente errati.
Incorporare le tolleranze nel progetto: l'output del progetto dovrebbe fornire l'intervallo di "larghezza della linea ± tolleranza → fluttuazione dell'impedenza" e lasciare un margine, anziché fornire semplicemente un valore ideale.
3, requisiti di progettazione del cablaggio
Piano di massa di riferimento completo: lo strato del segnale ad alta-frequenza deve avere un piano di massa continuo come riferimento. È vietato scavare trincee o tagliare il piano di terra con cavi sotto il dispositivo ad alta frequenza, altrimenti si verificherà un improvviso cambiamento nell'impedenza locale.
Coppia differenziale: lunghezza rigorosamente uguale e cablaggio equidistante (la differenza di lunghezza è generalmente controllata entro 5 ml), la spaziatura differenziale S determina direttamente l'impedenza differenziale - quando la spaziatura è inferiore alla larghezza della linea, l'accoppiamento è notevolmente migliorato e l'impedenza differenziale è significativamente inferiore al doppio dell'impedenza a terminazione singola.
Trattamento del foro passante: i fori passanti possono danneggiare l'impedenza locale, quindi è consigliabile forarne il meno possibile. Dovrebbe essere data priorità ai fori ciechi interrati per il percorso RF e, se necessario, si dovrebbe utilizzare la perforazione posteriore per rimuovere i tronconi e ridurre la riflessione.
Isolamento: la linea ad alta frequenza deve essere mantenuta a una distanza sufficiente dall'alimentatore e dalla linea analogica (generalmente maggiore o uguale a 3 volte la larghezza della linea) e, se necessario, deve essere aggiunta una messa a terra tramite muro (Via Fence) per sopprimere la diafonia.
7, Requisiti per il coordinamento dell'impedenza nei processi produttivi (da considerare in fase di progettazione)
Le tolleranze previste dal progetto dipendono in ultima analisi dall'implementazione del processo. Quando si selezionano le schede e si scrivono le specifiche, le seguenti abilità dovrebbero essere allineate:
Tolleranza sulla larghezza della linea: la scheda ad alta-frequenza deve essere inferiore o uguale a ± 0,015 mm (circa ± 0,6 mil) e richiede l'esposizione diretta alla scrittura laser LDI; I requisiti per gli scenari superiori o uguali a 10 GHz sono più severi.
Uniformità dello spessore dielettrico: IPC-6018C richiede una tolleranza migliore di ± 10% e la deviazione dello spessore dielettrico per ciascuno strato di compensato Rogers deve essere controllata entro ± 0,01 mm.
Consistenza del lotto Dk: selezionare lo stesso lotto di tavole per evitare fluttuazioni Dk.
Test: il test di impedenza TDR (IPC-TM-650 2.5.5.7, tempo di salita del test inferiore o uguale a 35 ps) deve essere condotto prima di lasciare la fabbrica. La fascia alta richiede un'ispezione completa al 100% con allegato il rapporto del test di impedenza. I collegamenti RF chiave devono essere verificati per la perdita di inserzione/perdita di ritorno utilizzando VNA.
8, La corrispondenza tra selezione della scheda e frequenza
La premessa della progettazione dell'impedenza è selezionare la scheda giusta, che può essere rapidamente individuata in base alla frequenza:
Inferiore o uguale a 1GHz: FR-4 convenzionale è sufficiente (Dk ≈ 4,2);
1-10GHz: schede a frequenza da media ad alta (come RO4350B, RO4003C);
Onda maggiore o uguale a 10 GHz/millimetro (radar da 77 GHz): è necessario utilizzare schede ad alta frequenza (RO3003, RT/duroid 5880 e altri materiali a bassissima perdita-).