¿Una o dos capas de prepreg?

  

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de una contra dos capas?

Para impedancia controlada, obtiene el mejor rendimiento con cero capas. Es decir, si le preocupa un rendimiento de RF repetible entre ciertas capas en una capa de PCB de varias capas, debe disponer que las capas críticas de impedancia se separen por núcleo.

Si el pre-preg entre la señal y el suelo no es inevitable, entonces arregle para que ese espacio sea mayormente el núcleo, y minimice el grosor del pre-preg, de modo que el núcleo domine la brecha.

En su caso con planos y pistas interiores en las capas externas, parece que la fabulosa PCB está intentando venderle un arreglo foil-prepreg-core-prepreg-foil. Solicite una cotización de core-prepreg-core. Puede ser un poco más caro, pero la impedancia interna a externa se controlará mejor.

Si desea que la placa se construya en cualquiera de varias fabs, o está creando prototipos en una fabulosa y luego en volumen en otra, es vital que sus capas de impedancia controlada usen el núcleo. Debido a que el núcleo se construye y se suministra según una especificación, puede controlar qué utiliza la fábrica. Incluso si especifica el material pre-preg, cada fab puede manejar, ensamblar, presionar y curar de manera diferente, e incluso la misma fab puede hacerlo de manera diferente en diferentes momentos. El uso de pre-preg para capas de impedancia controlada es una buena manera de obtener variaciones inexplicables en el rendimiento entre compilaciones.

  

La mayoría de las pilas de PCB que he visto utilizan dos capas para las capas preimpregnadas, incluso si se pudiera lograr el mismo grosor con una sola capa más gruesa. ¿Por qué es eso?

Se trata principalmente de la economía de la FAB. Tengo un buen trato con las cosas delgadas, entonces las usarán con preferencia a las gruesas. Una o dos capas, pre-preg es malo para la consistencia.

En teoría, dos capas de pre-preg le darán una isotropía dk mejor (menos mala) si están a 45 grados entre sí. ¿La fábrica ofrece esta opción de orientación, aunque sea a un precio más alto? Obviamente, desperdicia material para ellos y comprometerá su manejo estándar.

No dices a qué frecuencia estás operando o qué tolerancia quieres alcanzar. FR4, núcleo o preimpregnado, por la pérdida eléctrica de la resina, la aspereza del tejido de vidrio y la variabilidad de las proporciones de vidrio / resina, tiene un rendimiento pobre por encima de unos pocos cientos de MHz. Pero el núcleo es menos malo, tiene una tolerancia dieléctrica y dimensional mucho mejor que la preimpregnación. El núcleo se fabrica en condiciones repetibles, mientras que el preimpregnado se presiona entre cualquier grabado de cobre que haya realizado.

Cabe destacar que FR4 se usa en WiFi a 2.4 GHz, donde los diseñadores han usado mucha habilidad para hacer que el circuito acepte la mala tolerancia y la pérdida, por los beneficios de costo. Si está trabajando a 2.4GHz, entonces el uso de pre-preg en lugar del núcleo para sus capas FR4 es un riesgo demasiado lejano.

Si desea una alta tolerancia, o está operando en GHz, es posible que desee considerar RO4350 para los núcleos externos, con FR4 pre-preg para unirlos. Es más caro que el FR4, pero es un orden de magnitud mejor en tolerancia a RF y mejor aún en rendimiento. Es compatible con el procesamiento de FR4, por lo que se puede ensamblar de la misma manera.

Habiendo hablado con los fabricantes de PCB aquí en los EE. UU. y uno en Europa específicamente sobre este problema, aprendí lo siguiente:

1. Los fabricantes de PCB controlan el grosor final de los tableros acabados, así como las capas dieléctricas formadas mediante compresión preimpregnada y flujo de resina. El grosor final es importante para el par diferencial y otras líneas de señal de impedancia controlada. Para poder controlar el grosor, necesitan un poco de resina para poder fluir. 7628 es de bajo contenido de resina en comparación con 1080 (consulte las especificaciones técnicas del contenido de resina prepreg Isola). Por lo tanto, los productos preimpregnados con bajo contenido de resina limitan el control del espesor.

2. Un mayor flujo en la interfaz del laminado tiende a conducir a una mejor adhesión y a menores posibilidades de deslaminación en la población de la parte posterior (horno de reflujo).

3. Gradiente del módulo. El gradiente en el módulo mecánico (cambio en la rigidez) también conduce a la delaminación. Dos preimpregnados uno detrás del otro tendrán dos superficies preimpregnadas muy limpias una contra otra que se unen muy bien. La diferencia en el módulo entre los materiales preimpregnados y el núcleo ya curado se extiende luego sobre dos capas de materiales preimpregnados en lugar de una. La adherencia entre el núcleo ya curado y el preimpregnado es generalmente menor que el preimpregnado al prepreg (especialmente cuando los preimpregnados son el mismo sistema de resina, CTE y matriz de vidrio).

4. Costo: 2 capas cuestan más al cliente. 1 capa le cuesta más al fabricante que requiera más tiempo de ingeniería / control de fabricación más estricto.

Mi experiencia con este problema es en reemplazar la construcción (2 x 106) con (1 x 2113) o (1 x 2125). 106 es el prepreg más caro y el contenido de resina más alto. Evidentemente, 2125 es más común en Europa, pero su espesor y uso son similares a los de 2113. He oído que hay al menos un fabricante que usa 1 x 2113 (construcción externa de una sola capa 2113) como estándar o estándar, pero aún no lo ha encontrado.

Después de contactar a Isola, (fabricante principal y de prepreg), aprendí que el laminado 2113 se desarrolló en realidad hace más de una década (antes de 2010) específicamente para reemplazar el uso de dos prepreg en algunas construcciones.

He diseñado tableros de circuitos por más de 20 años de 2 a 8 capas.

No conozco ninguna ventaja o desventaja de usar pliegues múltiples frente a simples. Sin embargo, tenga en cuenta que diferentes tejidos de vidrio tienen diferentes valores Dk y Df. También debe tener en cuenta que los tejidos más apretados resultarán en espesores más gruesos en comparación con los tejidos más sueltos: la resina no fluye tan fácilmente entre las hebras apretadas y las hebras sueltas. Esto también puede afectar la impedancia y el retraso de propagación.

Si ya sabías todo esto, lo siento. Pediría una FAE en su fabulosa tienda, y ellos deberían poder contarle todo. Los consejos que te di arriba provienen de un FAE con el que trabajé al determinar el stackup.

Puede encontrar útiles estas notas de aplicación en tejidos de vidrio por Altera y Isola Group .