PCB设计中如何设计混合PCB堆栈共享

PCB设计中如何设计混合PCB堆栈共享

雷达评估模块是设计 PCB 的最佳方法之一。 PCB包含一个完整的毫米波部分，具有射频路由和高功率传输，以及一个具有多个IC的中速数字部分。 我不隶属于 TI，但我喜欢将此板作为教育工具的主要原因是它展示了一种使用基于 PTFE 的层压板（例如 Rogers 或 Taconic）来构建商业 RF 产品的方法。 有时，当我们谈论使用 PTFE 层压板或低 Dk 玻璃布层压板等替代品时，我们并不是在谈论使用带有粘合剂层的昂贵 PTFE 材料或低损耗材料（如 Megtron）来构建整个堆栈。

在某些情况下，完全使用 PTFE 层压板或低 Dk 层压板来制造电路板是有意义的。 我用高速背板完成了这项工作，它支持多层上的数十条长互连，带宽截止频率约为80 GHz。 当您需要在 15 英寸板空间中的两个连接器之间路由多个千兆位串行通道时，您需要最大限度地减少损耗，以确保接收器处的信号可以恢复。 然而，在其他情况下，您实际上只需要在一层上使用低损耗层压板。 这就是混合PCB堆叠的本质，这可能是您PCB更好的选择。

何时使用混合 PCB 堆叠

选择材料和规划堆栈时应出现的第一个问题是：需要什么材料以及应使用多少层？ 假设您已经确定了对低损耗层压板的需求以及所需的层数，那么是时候考虑是否应使用混合层压板了。 在多种情况下，您可以考虑在 PCB 中使用具有低损耗层压板的混合层：

节省成本：去除所有 PTFE 或所有低 DK 的成本可能会很高。 对于原型来说，成本差异并不大，但都是大批量积累的。

低射频互连数量：如果可以将所有高速/射频信号放置在一层上，则使用特殊的低损耗层压板来构建整个堆栈是没有意义的。 您可以考虑增加电路板尺寸以减少过孔数量并将所有内容放置在低损耗层上。

毫米波设计：只要互连较短，一些运行在ISM频段或6-7 GHz WiFi的射频系统就可以在FR4层压板上正常运行。 一旦达到或更高的车辆雷达频率，您通常需要低损耗层压板，除非您的互连线太短而无法实用。

上述层也适用于带宽很好地扩展到毫米波范围的数字系统，但要注意低损耗层压板中的色散。 RF 板材料制造商试图构建在高 GHz 频率范围内具有平坦色散的层压板系统。 然而，在某些高频限制之上，色散将再次发生，导致数字信号中出现更多损耗和相位失真。 如果您在高于无色散限制的极高频率下工作，请务必联系层压板供应商以获取介电常数数据，以便您可以进行准确的阻抗和 S 参数计算。

此外，一些制造商可能会告诉您，由于您将 PWR 和 SIG 相邻放置在两个内部层中，因此无法制作此堆栈。 如果董事会很小，那没关系； 在其跨度达到多U背板尺寸之前，该板不会出现任何弯曲。 如果有必要，还可以使用覆铜来平衡内层。

尽早与您的制造商联系

如果您已根据损耗要求、板厚度和层数组装了混合堆栈，则应在开始设计之前将堆栈发送给制造商。 这很重要，因为您的制造商可以确定板材是否会经历层压循环而不会分解或分层，因为某些材料需要比其他材料更高的温度和压力。 不要害怕尽早联系制造商，询问他们关于在复合材料层压板中使用所需的低损耗层压板的建议。 请务必给他们：

• 所需层数

• 所需层厚

• 盖帽低损耗层压材料

• 包装层压材料

尝试确定哪些需求是必要的，哪些可以拥有，因为您可能需要在某些需求上做出妥协。

添加粘合剂层后，您的制造商可以让您深入了解成品板的厚度变化。 规划堆栈时必须考虑到这一点。 您通常不需要担心粘合层的介电常数，除非您需要对其进行布线。 如果您在顶层设计了低损耗层压板，则粘合层可能需要位于 L2 和 L3 之间，以便低损耗材料粘附到 FR4 级层压板。 您的制造商可以为您提供更多相关信息。

提交初步堆栈

即使在创建了初步堆栈之后，您也应该将其发送给制造商，以便他们可以在制造前进行检查。 有时，您不能任意选择任何材料系统和低损耗层压板用于混合层压板。 您的制造商将有权决定哪些材料可用、哪些交货时间较短，或者是否必须外包制造。 如果您可以在创建设计的其余部分之前检查层压，制造商可以推荐与所需 PCB 层压工艺兼容的替代材料系统。 他们还可能推荐替代的层压板厚度，以帮助您满足整体板厚度要求。

阅读材料数据表

如果您正在为混合堆栈选择材料并希望在构建混合堆栈中发挥更积极的作用，请在创建推荐的堆栈之前检查材料数据表。 尽量匹配CTE值、Tg值、树脂流动温度和固化温度，以确保完全兼容。 您仍应将堆栈发送以供审查，以确保可制造性。 PCB组装和PCBA制造商将介绍如何设计混合PCB堆叠进行PCB设计。