PCB設(shè)計中如何設(shè)計混合PCB堆棧共享

雷達(dá)評估模塊是設(shè)計 PCB 的最佳方法之一。 PCB包含一個完整的毫米波部分，具有射頻路由和高功率傳輸，以及一個具有多個IC的中速數(shù)字部分。 我不隸屬于 TI，但我喜歡將此板作為教育工具的主要原因是它展示了一種使用基于 PTFE 的層壓板（例如 Rogers 或 Taconic）來構(gòu)建商業(yè) RF 產(chǎn)品的方法。 有時，當(dāng)我們談?wù)撌褂?PTFE 層壓板或低 Dk 玻璃布層壓板等替代品時，我們并不是在談?wù)撌褂脦в姓澈蟿拥陌嘿F PTFE 材料或低損耗材料（如 Megtron）來構(gòu)建整個堆棧。

在某些情況下，完全使用 PTFE 層壓板或低 Dk 層壓板來制造電路板是有意義的。 我用高速背板完成了這項工作，它支持多層上的數(shù)十條長互連，帶寬截止頻率約為80 GHz。 當(dāng)您需要在 15 英寸板空間中的兩個連接器之間路由多個千兆位串行通道時，您需要最大限度地減少損耗，以確保接收器處的信號可以恢復(fù)。 然而，在其他情況下，您實際上只需要在一層上使用低損耗層壓板。 這就是混合PCB堆疊的本質(zhì)，這可能是您PCB更好的選擇。

何時使用混合 PCB 堆疊

選擇材料和規(guī)劃堆棧時應(yīng)出現(xiàn)的第一個問題是：需要什么材料以及應(yīng)使用多少層？ 假設(shè)您已經(jīng)確定了對低損耗層壓板的需求以及所需的層數(shù)，那么是時候考慮是否應(yīng)使用混合層壓板了。 在多種情況下，您可以考慮在 PCB 中使用具有低損耗層壓板的混合層：

節(jié)省成本：去除所有 PTFE 或所有低 DK 的成本可能會很高。 對于原型來說，成本差異并不大，但都是大批量積累的。

低射頻互連數(shù)量：如果可以將所有高速/射頻信號放置在一層上，則使用特殊的低損耗層壓板來構(gòu)建整個堆棧是沒有意義的。 您可以考慮增加電路板尺寸以減少過孔數(shù)量并將所有內(nèi)容放置在低損耗層上。

毫米波設(shè)計：只要互連較短，一些運(yùn)行在ISM頻段或6-7 GHz WiFi的射頻系統(tǒng)就可以在FR4層壓板上正常運(yùn)行。 一旦達(dá)到或更高的車輛雷達(dá)頻率，您通常需要低損耗層壓板，除非您的互連線太短而無法實用。

上述層也適用于帶寬很好地擴(kuò)展到毫米波范圍的數(shù)字系統(tǒng)，但要注意低損耗層壓板中的色散。 RF 板材料制造商試圖構(gòu)建在高 GHz 頻率范圍內(nèi)具有平坦色散的層壓板系統(tǒng)。 然而，在某些高頻限制之上，色散將再次發(fā)生，導(dǎo)致數(shù)字信號中出現(xiàn)更多損耗和相位失真。 如果您在高于無色散限制的極高頻率下工作，請務(wù)必聯(lián)系層壓板供應(yīng)商以獲取介電常數(shù)數(shù)據(jù)，以便您可以進(jìn)行準(zhǔn)確的阻抗和 S 參數(shù)計算。

此外，一些制造商可能會告訴您，由于您將 PWR 和 SIG 相鄰放置在兩個內(nèi)部層中，因此無法制作此堆棧。 如果董事會很小，那沒關(guān)系； 在其跨度達(dá)到多U背板尺寸之前，該板不會出現(xiàn)任何彎曲。 如果有必要，還可以使用覆銅來平衡內(nèi)層。

盡早與您的制造商聯(lián)系

如果您已根據(jù)損耗要求、板厚度和層數(shù)組裝了混合堆棧，則應(yīng)在開始設(shè)計之前將堆棧發(fā)送給制造商。 這很重要，因為您的制造商可以確定板材是否會經(jīng)歷層壓循環(huán)而不會分解或分層，因為某些材料需要比其他材料更高的溫度和壓力。 不要害怕盡早聯(lián)系制造商，詢問他們關(guān)于在復(fù)合材料層壓板中使用所需的低損耗層壓板的建議。 請務(wù)必給他們：

• 所需層數(shù)

• 所需層厚

• 蓋帽低損耗層壓材料

• 包裝層壓材料

嘗試確定哪些需求是必要的，哪些可以擁有，因為您可能需要在某些需求上做出妥協(xié)。

添加粘合劑層后，您的制造商可以讓您深入了解成品板的厚度變化。 規(guī)劃堆棧時必須考慮到這一點。 您通常不需要擔(dān)心粘合層的介電常數(shù)，除非您需要對其進(jìn)行布線。 如果您在頂層設(shè)計了低損耗層壓板，則粘合層可能需要位于 L2 和 L3 之間，以便低損耗材料粘附到 FR4 級層壓板。 您的制造商可以為您提供更多相關(guān)信息。

提交初步堆棧

即使在創(chuàng)建了初步堆棧之后，您也應(yīng)該將其發(fā)送給制造商，以便他們可以在制造前進(jìn)行檢查。 有時，您不能任意選擇任何材料系統(tǒng)和低損耗層壓板用于混合層壓板。 您的制造商將有權(quán)決定哪些材料可用、哪些交貨時間較短，或者是否必須外包制造。 如果您可以在創(chuàng)建設(shè)計的其余部分之前檢查層壓，制造商可以推薦與所需 PCB 層壓工藝兼容的替代材料系統(tǒng)。 他們還可能推薦替代的層壓板厚度，以幫助您滿足整體板厚度要求。

閱讀材料數(shù)據(jù)表

如果您正在為混合堆棧選擇材料并希望在構(gòu)建混合堆棧中發(fā)揮更積極的作用，請在創(chuàng)建推薦的堆棧之前檢查材料數(shù)據(jù)表。 盡量匹配CTE值、Tg值、樹脂流動溫度和固化溫度，以確保完全兼容。 您仍應(yīng)將堆棧發(fā)送以供審查，以確保可制造性。 PCB組裝和PCBA制造商將介紹如何設(shè)計混合PCB堆疊進(jìn)行PCB設(shè)計。