블라인드 비아(1-2층) 및 전도성 구리 페이스트(0.15mm)로 막힌 6층 RO3003+370HR 하이브리드 PCB

제품 설명

 

이 기사에서는 우수한 고주파 성능을 결합한 6층 하이브리드 PCB에 대한 자세한 설계 전략을 제시합니다.로저스 RO3003™뛰어난 열 신뢰성과 경제성을 갖춘 이솔라 370HRFR-4. 이 하이브리드 구조는 소형 폼 팩터에서 제어된 임피던스, 블라인드 비아 및 안정적인 열 관리가 필요한 까다로운 RF/마이크로파 애플리케이션에 이상적입니다.

 

고주파 소재인 RO3003과 본딩/프리프레그 레이어인 370HR을 통합함으로써 이 설계는 중소형 RF 모듈에 대한 전기적 성능, 기계적 견고성 및 제조 가능성의 최적 균형을 달성합니다.

 

 

Rogers RO3003™ 고주파 라미네이트

RO3003™은 상업용 전자레인지 및 RF 응용 분야용으로 설계된 Rogers Corporation의 RO3000® 시리즈의 세라믹 충전 PTFE 복합 라미네이트입니다. 이 소재는 경쟁력 있는 가격으로 뛰어난 전기적, 기계적 안정성을 제공합니다.

 

주요 특징:

1. 낮은 유전 손실 – 최대 77GHz 애플리케이션에 사용 가능
2. 온도 및 주파수에 대한 안정적인 유전 상수 – 대역 통과 필터, 마이크로스트립 패치 안테나 및 전압 제어 발진기에 이상적
3. 온도 대비 탁월한 기계적 특성 – 안정적인 스트립라인 및 다층 보드 구조
4. 낮은 면내 팽창 계수(구리와 일치) - 표면 실장 어셈블리의 신뢰성이 더욱 높고 치수 안정성이 뛰어납니다.
5. 대량 제조 공정 – 경제적인 라미네이트 가격

 

주요 사양(RO3003):

재산	일반적인 값	단위	테스트 조건
유전 상수(Dk)	3.00±0.04	—	10GHz / 23°C
소산계수(Df)	0.001	—	10GHz / 23°C
TCDk	-3	ppm/°C	-50~150°C / 10GHz
CTE – X축	17	ppm/°C	-55~288°C
CTE – Y축	16	ppm/°C	-55~288°C
CTE – Z축	25	ppm/°C	-55~288°C
열전도율	0.5	W/(m·K)	50°C
수분 흡수	0.04	%	D48/50
밀도	2.1	g/cm3	23°C
가연성	V-0	—	UL 94
무연 공정 호환	예	—	—

 

 

Isola 370HR 고성능 FR-4

370HR은 최대 열 성능과 신뢰성이 요구되는 다층 인쇄 배선 기판(PWB) 응용 분야용으로 설계된 고성능 180°C 유리 전이 온도(Tg) FR-4 시스템입니다. 370HR 라미네이트 및 프리프레그 제품은 전기 등급(E-유리) 유리 직물로 강화된 고유한 고성능 다기능 에폭시 수지로 제조됩니다.

 

주요 특징:

1. 높은 열 성능: Tg 180°C(DSC); Td 340°C(TGA @ 5% 중량 손실)
2. 신뢰성을 위한 낮은 CTE: T260: 60분; T288: 30분
3. RoHS 준수
4. UV 차단 및 AOI 형광 – 자동 광학 검사(AOI) 시스템과의 최대 호환성
5. CAF 저항성
6. 우수한 처리 – 기존 FR-4 처리에 가장 가깝습니다.
7. 순차 적층 설계 부문에서 동급 최고로 입증됨

 

 

주요 사양(370HR):

재산	일반적인 값	단위	시험방법
유리전이온도(Tg)	180	℃	IPC-TM-650(DSC)
분해온도(Td)	340	℃	ASTM D3850
T260	60	분	ASTM D3850
T288	30	분	ASTM D3850
CTE – Z축(Tg 이전)	45	ppm/°C	—
CTE – X,Y축(Tg 이전)	13/14	ppm/°C	—
Z축 확장(50~260°C)	2.8	%	—
열전도율	0.4	W/m·K	—
Dk @ 1GHz	4.17	—	IPC-TM-650 2.5.5.9
Df @ 1GHz	0.0161	—	IPC-TM-650 2.5.5.9
수분 흡수	0.15	%	—
가연성	V-0	평가	UL 94

 

 

설계 전략: 하이브리드 스택업의 성능 이점

 

주장 1: RF 성능과 비용의 균형

RO3003은 낮은 유전 상수(Dk 3.00)와 초저 유전 상수(10GHz에서 Df 0.0010)를 제공하여 고주파 삽입 손실을 최소화하면서 RF 및 마이크로파 신호 전송에 이상적입니다. 5mil 얇은 유전체 층을 사용하면 차동 및 단일 종단 임피던스를 정밀하게 제어할 수 있습니다.

 

370HR은 박리에 대한 탁월한 저항성을 제공하고 여러 SMT 리플로우 주기를 견딜 수 있는 고Tg, 내열성 프리프레그입니다. 이는 전적으로 세라믹 기반 재료로 만들어진 보드와 관련된 열악한 열 안정성과 높은 비용을 해결합니다.

 

하이브리드 구성 논리:

 

RF 신호층:낮은 손실과 안정적인 Dk를 유지하려면 중요한 고주파 신호 레이어(L1, L3, L6)에 RO3003을 사용하십시오.

 

접착층:RO3003 코어 결합을 위해 370HR 프리프레그를 사용하여 안정적인 기계적 연결과 열 ​​안정성을 제공합니다.

 

내부 레이어:비용 효율성과 FR-4 프로세스 호환성을 활용하여 전원/접지 평면 및 디지털 신호 라우팅에 370HR을 사용하십시오.

 

비용 고려 사항:하이브리드 스택업은 RF 신호 레이어에 Rogers를 배치하고 디지털/전력 레이어에 FR-4를 배치하여 RF 성능을 유지하면서 모든 Rogers 구성에 비해 비용을 40~60% 절감합니다. 접착층(370HR 프리프레그)은 Dk와 가공온도가 적합한지 선택해야 합니다.

 

 

주장 2: 0.82mm 두께의 6층 하이브리드 PCB에 대한 공정 제어

 

두께 조절

전체 보드 두께(0.82mm)의 정밀한 제어는 엄격한 두께 공차 표준을 준수하는 5mil 세라믹 유전체와 5mil 370HR 프리프레그(PP)의 특정 조합을 통해 달성됩니다.

 

스택업 디자인:

 

참고: 정확한 프리프레그 두께는 목표 마감 두께 0.82mm를 달성하도록 최적화되었습니다.

 

CTE 불일치 관리

RO3003과 370HR 사이의 열팽창계수(CTE) 차이를 고려하여 특수한 다단계 적층 가열 프로파일과 박리 방지 공정 전략이 사용됩니다.

 

CTE 비교:

 

RO3003: X/Y = 17/16ppm/°C, Z = 25ppm/°C

 

370HR: X/Y = 13/14ppm/°C(Tg 이전), Z = 45ppm/°C(Tg 이전)

 

Z축 CTE 불일치가 상당합니다(RO3003: 25ppm/°C 대 370HR: 45ppm/°C). 이를 관리하려면 라미네이션 프로세스에서 다음을 사용해야 합니다.

 

임계 Tg 영역(150~200°C)에서 느린 램프 속도

 

응력 완화를 위해 최고 온도에서 체류 시간 연장

 

변형을 방지하기 위해 냉각 제어

 

 

얇은 6층 기판 결함 해결

얇은 6층 보드의 잠재적인 결함에는 적층 정렬 불량 및 뒤틀림이 포함됩니다. 근본 원인 분석 및 시정 조치에는 다음이 포함됩니다.

결함	근본 원인	시정조치
라미네이션 정렬 불량	고르지 못한 압력, CTE 불일치	정밀 툴링 핀, 최적화된 프레스 사이클
뒤틀림	비대칭 스택업, CTE 불일치	대칭 구조, 균형 잡힌 구리 분포
박리	불충분한 프리프레그 흐름, 오염	적절한 프리프레그 선택, 통제된 환경
배럴 크래킹을 통해	Z축 CTE 불일치	수지 충전 비아, 최적화된 드릴 매개변수

 

 

블라인드 비아(레이어 1~2)

블라인드 비아(L1–L2)는 비아 스터브 효과를 줄이고 불필요한 비아 길이를 제거하여 고주파 성능을 향상시킵니다.

 

이는 다중 레이어 설계에서 신호 무결성을 유지하는 데 중요합니다.

 

구현: 순차적인 적층이 필요합니다. 첫 번째 적층 단계에서는 L1-L2(RO3003 코어)를 접착하고, 두 번째 적층 단계에서는 나머지 레이어를 접착합니다.

 

 

전도성 구리 페이스트 비아(0.15mm)

0.15mm 비아는 전도성 구리 페이스트로 막혀 있습니다. 이 기술에는 Cu 입자와 경화성 수지 성분이 포함된 비아 페이스트로 스루홀을 채우는 작업이 포함됩니다.

 

전도성 페이스트 비아의 장점:

1. 더 작은 비아 직경: 0.15mm만큼 작은 비아를 허용하여 라우팅 밀도를 높입니다.
2. 팬아웃 제거: 비아를 접촉 패드를 통해 직접 드릴링하여 신호 길이와 전파 지연을 줄일 수 있습니다.
3. 비용 효율적: 비아 충전을 위한 전기 도금을 피하고 처리 단계를 줄입니다.
4. 안정적인 상호 연결: Cu 입자는 압축 시 평면 접촉을 형성하여 저저항 연결을 생성합니다.

 

 

처리 고려사항:

1. 비아 페이스트를 도포하여 스루홀을 완전히 채웁니다.
2. 보호필름을 제거하여 돌출부를 생성함
3. 압축 접합은 솔더 입자의 공융 온도보다 낮은 온도에서 수행됩니다.
4. Cu 입자는 서로 평면 접촉하여 변형되어 전기 연결을 위한 결합 단위를 형성합니다.

 

 

PCB 구성 세부 사항

매개변수	사양
기본 재료(고주파층)	로저스 RO3003 (5mil)
접착재료(프리프레그)	이솔라 370HR (5mil)
레이어 수	6
완성된 보드 크기	83mm×42mm(1개)
완성된 보드 두께	0.82mm
외층 구리 무게	1온스(35μm)
내부 레이어 구리 무게	18μm(0.5온스)
표면 마감	ENIG(무전해 니켈 침지 금)
탑 솔더 마스크	파란색
하단 솔더 마스크	파란색
탑 실크스크린	하얀색
하단 실크스크린	하얀색
블라인드 비아	L1~L2
플러깅을 통해	0.15mm 비아, 전도성 구리 페이스트
전기 테스트	배송 전 100%
허용되는 품질 표준	IPC-클래스-2
작품 형식	거버 RS-274-X
글로벌 가용성	전세계 배송

 

 

기능 및 이점 요약

특징	혜택
하이브리드 RO3003 + 370HR 구성	고주파 성능 및 비용 효율성 최적화
6레이어 디자인	전원/접지판을 사용하여 복잡한 RF/마이크로파 회로 지원
5mil RO3003 코어	50Ω 및 차동 신호에 대한 정밀한 임피던스 제어
370HR 프리프레그(Tg 180°C)	높은 열 신뢰성, 다중 리플로우 가능
블라인드 비아(L1–L2)	스텁 효과를 줄이고 신호 무결성을 향상시킵니다.
전도성 구리 페이스트 비아	0.15mm 마이크로 비아를 활성화하고 라우팅 밀도를 높입니다.
ENIG 표면 마감	평면형, 납땜 가능, 와이어 본딩 가능, 내부식성
블루 솔더 마스크 / 화이트 실크스크린	명확한 구성 요소 식별을 통한 포괄적인 보호
0.82mm 마감 두께	소형 RF 모듈 설계에 최적화됨
100% 전기 테스트	품질과 성능 보장
IPC-클래스-2	업계 표준 품질 요구 사항 충족

 

 

일반적인 애플리케이션

이 6레이어 하이브리드 PCB는 광범위한 고성능 애플리케이션에 이상적입니다.

1. RF/마이크로파 모듈: 위상 배열 안테나, 빔포밍 네트워크 및 트랜시버 모듈.
2. 자동차 레이더: ADAS용 24GHz 및 77GHz 레이더 모듈.
3. 5G/6G 인프라: 대규모 MIMO 안테나 및 mmWave 기지국.
4. 위성 통신: 우주 및 지상 기반 위성 장비.
5. 테스트 및 측정 장비: 벡터 네트워크 분석기 및 고주파수 테스트 설비.
6. 중소형 RF 모듈: 고주파 성능이 필요한 비용에 민감한 애플리케이션입니다.

 

 

결론

맞춤형 고주파 회로기판 전문 공급업체로서 당사는로저스 RO3003(낮은 손실, 안정적인 Dk, 뛰어난 치수 안정성) 및 Isola 370HR(높은 Tg, 뛰어난 열 신뢰성, 동급 최고의 순차 적층)을 정밀 제조 역량으로 결합하여 세계적 수준의 하이브리드 PCB 솔루션을 제공합니다.

 

6레이어 하이브리드 제품은 RO3003의 저손실 고주파 성능과 370HR의 열 안정성 및 처리 이점을 완벽하게 활용하는 동시에 다음과 같은 고급 기능을 통합합니다.블라인드 비아(L1–L2)전도성이 있고구리 페이스트비아(0.15mm)를 사용하여 컴팩트한 0.82mm 폼 팩터에서 최적의 신호 무결성과 신뢰성을 보장합니다.

 

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