Circuits imprimés HDI Rogers spéciaux pour applications haute fréquence : caractéristiques, avantages et performances

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Dans le monde de l'électronique à haute fréquence, des stations de base 5G à l'équipement radar automobile, les circuits imprimés FR4 standard sont insuffisants.Ces appareils nécessitent des substrats qui maintiennent l'intégrité du signal à 28 GHz +, résistent au stress thermique et permettent la miniaturisation. Entrez des PCB Rogers HDI spéciaux: conçus avec des stratifiés de haute performance Rogers et la technologie HDI (High-Density Interconnect),Ils offrent une stabilité électrique inégalée., faible perte de signal et conception compacte.

Le marché mondial des PCB Rogers devrait croître à un TCAC de 7,2% d'ici 2030 (Grand View Research), entraîné par l'expansion de la 5G, l'adoption du radar EV et la demande aérospatiale / défense.Pour les ingénieurs et les fabricants, la compréhension des propriétés uniques des PCB HDI Rogers est essentielle pour construire des produits qui répondent à des exigences strictes en matière de haute fréquence.les compare aux PCB FR4 traditionnels, et souligne pourquoi les solutions HDI de LT CIRCUIT® de Rogers se démarquent grâce à des informations basées sur les données et à des exemples d'applications réelles.Ces informations vous aideront à débloquer des performances maximales..

Les principaux enseignements
1Les PCB HDI de Rogers offrent une constante diélectrique (Dk) de 2,2 à 3,8 (contre 4,0 à 4,8 FR4 ̊s) et une tangente de perte (Df) aussi basse que 0,0009 ̊, ce qui réduit la perte de signal de 60% à 28 GHz.
2L'intégration.HDI (microvias, traces fines) permet une densité de composants 2 fois plus élevée (1 800 composants / m2) que les PCB Rogers standard, essentiels pour la 5G miniaturisée et les appareils portables.
3La conductivité thermique des stratifiés Rogers (0,69 ‰1,7 W/m·K) est 3 fois supérieure à celle du FR4 (0,1 ‰0,3 W/m·K), ce qui empêche la surchauffe dans les applications à haute puissance comme le BMS EV.
4.Comparés aux circuits imprimés HDI FR4 traditionnels, les circuits imprimés HDI Rogers réduisent le taux d'erreur en bits (BER) de 50% dans les conceptions numériques de 10 Gbps et répondent aux normes 3GPP 5G NR pour les performances en mmWave.
5.LT CIRCUIT Les solutions HDI de Rogers comprennent des piles personnalisées, des microvias perforées au laser (4 mil) et un contrôle de qualité strict garantissant un rendement de 99,5% au premier passage pour une production à grande échelle.

Quels sont les PCB HDI spéciaux Rogers?
Les PCB HDI spéciaux de Rogers combinent deux technologies essentielles:

1.Laminats à haute performance Rogers: conçus pour une stabilité à haute fréquence, une faible perte de signal et une résistance thermique (par exemple, Rogers 4350B, 4003C, 6010).
2.Fabrication HDI: microvias perforées au laser (46 mil), gravure à la ligne fine (2,5 mil traces/espace) et stratification séquentielle permettant des conceptions compactes et denses.

Contrairement aux PCB Rogers standard (qui utilisent des voies à trous et des traces plus grandes), les PCB HDI Rogers sont optimisés pour les appareils miniaturisés à haute fréquence.Ils excellent dans les applications où chaque dB de perte de signal est important et l'espace est un atout.

Série de stratifiés Core Rogers pour PCB HDI
Le tableau ci-dessous met en évidence les options les plus courantes pour les conceptions HDI:

Perspectives clés: Pour les ondes mmWave (5G) (28GHz), Rogers 4350B équilibre les performances et le coût de son faible Df (0,0037) assure une perte de signal de <0,8 dB/pouce, contre 2,5 dB/pouce pour le FR4.

Principales caractéristiques des PCB HDI spéciaux Rogers
Les PCB HDI de Rogers se distinguent par trois caractéristiques non négociables: propriétés diélectriques supérieures, gestion thermique avancée et miniaturisation extrême.Ces attributs font d'eux le standard d'or pour les conceptions à haute fréquence.
1Propriétés diélectriques: signaux stables à plus de 28 GHz
La constante diélectrique (Dk) et la tangente de perte (Df) d'un substrat ont un impact direct sur l'intégrité du signal (SI) à haute fréquence.assurer une performance cohérente:

a. Dk faible et stable: les matériaux Rogers maintiennent la Dk à ± 5% à la température (-40 °C à 125 °C) et à la fréquence.02 lorsqu'il est chauffé de 25°C à 125°C·critique pour les applications automobiles et aérospatiales.
 b.Df ultra-faible: Df aussi bas que 0,0009 (Rogers 3003) signifie une attenuation minimale du signal. À 28 GHz, cela se traduit par une perte de 60% inférieure à celle du FR4 (Df = 0,02 ‰ 0,04).

Impact dans le monde réel: Une petite cellule 5G utilisant des PCB HDI Rogers 4350B a maintenu une marge SI de 95% à 28 GHz, permettant des débits de données de 4 Gbps, contre 2,5 Gbps pour le FR4 HDI.

2. Gestion thermique: prévenir la surchauffe dans les conceptions à haute puissance
Les composants à haute fréquence (par exemple, 5G PA, émetteurs-récepteurs radar) génèrent une chaleur importante.

a. Haute conductivité thermique: le Rogers 6010 offre 1,7 W/m·K· suffisamment pour réduire de 20 °C la température d'un PA·s de 2 W par rapport au FR4.
b.Vias thermiques et plans de cuivre: les voies thermiques perforées au laser par HDI (46 mil) et les plans de puissance de cuivre de 2 oz créent des voies thermiques efficaces vers les couches internes.
 c. Résistance à l'humidité: les stratifiés Rogers absorbent < 0,1% d'humidité (contre 0,2% des FR4), empêchant ainsi la dégradation thermique dans des environnements humides.

Étude de cas: Un module radar EV utilisant des PCB Rogers 6010 HDI a survécu à 1 000 cycles thermiques (-40°C à 125°C) sans délamination, conformément aux normes automobiles IATF 16949

3. Miniaturisation: Pack plus de fonctionnalités dans les petits espaces
La technologie HDI transforme les stratifiés Rogers en conceptions ultra-compactes, essentielles pour les appareils portables, les modules 5G et les capteurs automobiles.

a. Traces/espaces fines: la gravure au laser permet une trace/espace de 2,5 millimètres (0,063 mm) 3 fois plus fine que les PCB Rogers standard (7,5 millimètres).
b. Microvia: les vias aveugles/enterrés (diamètre 46 mm) perforés au laser éliminent les voies perforées, économisant ainsi 50% de l'espace de la planche.
 c.Nombre élevé de couches: la stratification séquentielle prend en charge 8 “16 couches sur une carte de 1,6 mm “idéal pour les systèmes à plusieurs tensions (3,3 V, 5 V, 12 V).

Exemple: Un capteur de santé portable utilisant des PCB Rogers HDI s'adapte à une puce Bluetooth 2,4 GHz, à un accéléromètre à 3 axes et à un circuit de gestion de la batterie dans une empreinte de 30 mm × 30 mm.45 mm × 45 mm pour un PCB Rogers standard.

Les PCB HDI Rogers par rapport aux PCB HDI FR4 traditionnels: comparaison tête à tête
L'écart de performance entre l'IDH Rogers et l'IDH FR4 est marqué, en particulier aux hautes fréquences.

Critical Takeaway: Pour les conceptions > 6 GHz, le FR4 HDI n'est pas viable – sa haute Df et sa perte de signal le rendent incapable de répondre aux normes 5G ou radar.

Avantages des PCB HDI Rogers avec un circuit LT
Les solutions HDI de LT CIRCUIT® de Rogers vont au-delà de la performance des matières premières, elles combinent une fabrication de précision, un support de conception personnalisé et un contrôle de qualité strict pour fournir des cartes fiables et à haut rendement.
1Optimisation de l'intégrité du signal
L'équipe d'ingénieurs de LT CIRCUIT® optimise chaque conception de l'IDH Rogers pour le SI:

a. Contrôle de l'impédance: utilise des résolveurs de champ 3D pour maintenir une impédance de 50Ω (à une extrémité) et de 100Ω (différentielle) avec une tolérance de ± 5% critique pour les ondes mm de 28 GHz.
b.Conception de la pile de couches: Recommande des sous-piles de signal-sous-signal (SGS) pour réduire le bruit croisé de 40% dans les paires différentielles.
c. Minimisation via stub: utilise des vias aveugles (pas de stubs) et un forage arrière pour les trous, éliminant ainsi la réflexion du signal à 28 GHz.

Résultat des tests: un circuit LT Rogers 4350B HDI PCB pour 5G a obtenu une perte de signal de 0,7 dB/pouce à 28 GHz, dépassant l'objectif de 0,9 dB/pouce du client.

2- Expertise en fabrication pour les IDH complexes
Les stratifiés Rogers sont plus difficiles à traiter que les circuits FR4LT. L'équipement spécialisé et les processus assurent la cohérence:

a.Perçage au laser: utilise des lasers UV (355 nm) pour des microvias de 4 millimètres avec une précision de ±1 μm, réduisant les vides à 3%.
b.Lamination séquentielle: construit 8 ′′16 piles de couches en 2 ′′3 étapes, assurant un alignement de couche de ±3 μm (contre ±10 μm pour les concurrents).
 c. plaquage: appliquer du cuivre électrolytique de 20 μm sur les microvias, atteignant un taux de remplissage de 95%, ce qui est essentiel pour la capacité de transport du courant.

3. Personnalisation pour les applications cibles
LT CIRCUIT offre une personnalisation de bout en bout pour répondre à des besoins spécifiques en haute fréquence:

a. Sélection du stratifié: guide les clients vers la bonne série Rogers (par exemple, 4350B pour la 5G, 6010 pour le radar automobile).
b. Finitions de surface: ENIG (durée de conservation de 18 mois) pour les stations de base 5G, argent d'immersion (efficace en termes de coûts) pour les appareils grand public.
 c. Épreuves: comprennent des essais VNA (Vector Network Analyzer) pour 28 GHz+ SI, des rayons X pour la qualité via et des cycles thermiques pour la fiabilité.

4. Contrôle de la qualité et certification
L'assurance qualité en plusieurs étapes de LT CIRCUIT® garantit que chaque PCB HDI de Rogers répond aux normes mondiales:

a.AOI en ligne: détecte 99% des défauts de surface (par exemple, traces manquantes, ponts de soudure) pendant la production.
b.Épreuves par sonde volante: vérifie la continuité électrique de 100% des réseaux critiques pour les conceptions à haute densité.
c.Certifications: ISO 9001, IATF 16949 (automobile) et UL 94 V-0 (retardation de flamme) répondant aux exigences 5G, automobile et aérospatiale.

Applications réelles des PCB HDI de Rogers
Les PCB HDI de Rogers sont indispensables pour les industries où les performances à haute fréquence et la miniaturisation ne sont pas négociables.
1. 5G mmWave (28 GHz/39 GHz)
Besoin: faible perte de signal, conception compacte pour les petites cellules, les smartphones et les capteurs IoT.
Solution Rogers: 8 couches Rogers 4350B HDI avec 2,5 millilitres de traces et 4 millilitres de microvias.
Résultat: Une petite cellule 5G utilisant des circuits LT ✓ Rogers HDI PCB a atteint des débits de données de 4 Gbps et une couverture 20% plus large que le FR4 HDI.

2Radar automobile (77 GHz)
Nécessité: stabilité thermique (-40°C à 125°C), faible Df et faible facteur de forme pour les ADAS.
Rogers Solution: 12 couches Rogers 6010 HDI avec 2 oz de plan de puissance de cuivre.
Résultat: un module radar EV a passé 1 000 cycles thermiques sans dégradation des performances, conformément aux normes ISO 26262 ASIL-B.

3Aérospatiale et défense (100 GHz)
Nécessité: résistance aux rayonnements, Df ultra-faible et fiabilité élevée pour la communication par satellite et le radar militaire.
Solution Rogers: 16 couches Rogers 3003 HDI avec finition de surface dorée (ENIG), 3 mil traces et 5 mil microvias enfouis.
Résultat: un émetteur-récepteur satellite utilisant des circuits LT de Rogers HDI PCB a maintenu une marge d'intégrité du signal de 98% à 100 GHz survivant à 100kRad de rayonnement ionisant (conformité MIL-STD-883H).La conception s'intègre également dans un châssis de 50 mm × 50 mm, 30% plus petit que le précédent PCB standard Rogers.

4Imagerie médicale (60 GHz)
Besoin: faible EMI, biocompatibilité et transfert de données à grande vitesse pour les appareils à ultrasons et à IRM.
Solution Rogers: 8 couches de Rogers 4350B HDI avec masque de soudure en polyimide (biocompatible) et 4 mil de voies aveugles.
Résultat: une sonde à ultrasons utilisant ce PCB a obtenu une résolution de 0,1 mm (contre 0,2 mm avec FR4 HDI) et a répondu aux normes médicales ISO 13485.

Analyse coûts-avantages: pourquoi les PCB HDI de Rogers justifient la prime
Les circuits imprimés Rogers HDI coûtent 3 fois plus cher que les circuits imprimés FR4 HDI, mais les concepteurs de haute fréquence les choisissent toujours.Les résultats de cette étude sont les suivants: - la capacité de production de cellules 5G, - les performances et les taux d'échec de champ plus faibles.

Pour les projets à volume élevé (100 000 unités/an), les économies nettes atteignent 200 000 $/an.la prime de coût est sans importance par rapport au risque de défaillance de l'IDH FR4 (e).g., une mission de 1 million de dollars par satellite contre 50 000 dollars en PCB Rogers).

Considérations de conception communes pour les PCB HDI Rogers
Pour maximiser les performances des circuits imprimés Rogers HDI, suivez les meilleures pratiques développées à partir de l'expérience de LT CIRCUIT avec plus de 1 000 projets à haute fréquence:
1Sélection du stratifié: correspond à la fréquence et à la puissance
a<6GHz (WiFi 6E, RFID): Rogers 4003C (faible coût, Dk=3,38) équilibre les performances et le budget.
b.6 ¢ 28 GHz (5G, petites cellules): Rogers 4350B (Dk=3.48, Df=0,0037) est la norme de l'industrie pour les ondes mm.
c.28 ‰ 100 GHz (radar, satellites): Rogers 3003 (Dk = 2.94, Df=0,0012) réduit la perte de signal à des fréquences ultra-hautes.
d. Haute puissance (EV BMS, PAs): Rogers 6010 (conductivité thermique = 1,7 W/m·K) dissipe la chaleur mieux que les autres séries.

2Contrôle de l'impédance: essentiel pour les signaux à grande vitesse
a.Utiliser des résolveurs de champ 3D (par exemple, ANSYS SIwave) pour calculer les dimensions des traces  Rogers  faible Dk signifie que des traces plus larges sont nécessaires pour une impédance de 50Ω (par exemple, une largeur de 0,15 mm pour 1 oz de cuivre sur 4350B, contre 0,00).12 mm pour le FR4).
b. Ajouter 10% de marge de conception pour tenir compte des tolérances de gravure (± 0,02 mm).
c. Évitez les traces de discontinuités (courbes nettes, boutons) ◄ utilisez des angles ou des courbes de 45° et gardez les boutons < 0,5 mm pour les signaux de 28 GHz.

3Gestion thermique: prévenir la dégradation des composants
a.Placez les voies thermiques (0,3 mm de diamètre, remplies de cuivre) tous les 2 mm sous les composants à haute puissance (par exemple, les 5G PA).
b.Utilisez 2 oz de cuivre pour les avions de propulsion.Le cuivre plus épais répand la chaleur plus rapidement et gère des courants plus élevés (30A par rapport à 15A pour 1oz).
c.Évitez les points chauds thermiques ◄groupant les composants à haute puissance (PA, régulateurs de tension) loin des traces sensibles à haute vitesse (pistes en mmWave).

4Réduction de l'IME: assurer le respect des normes
a.Utiliser des plans de sol solides (couverture ≥ 90%) au lieu de plans de réseau: ils fournissent des chemins de retour à faible impédance et bloquent l'EMI.
b.Les sections analogiques et numériques séparées avec une barrière au plan au sol réduisent le bruit croisé de 40% dans les conceptions de signaux mixtes (par exemple, les émetteurs-récepteurs 5G avec des circuits de commande numériques).
c. Ajouter des boîtes de blindage EMI sur les composants à haute fréquence (par exemple, les puces de 28 GHz mmWave)  Le circuit LT offre une intégration de blindage personnalisée pour les PCB Rogers HDI.

Le processus de fabrication des PCB HDI
Le procédé en 8 étapes de LT CIRCUIT® garantit une qualité et des performances constantes pour les PCB HDI Rogers® essentiels pour les applications à haute fréquence:

1.Design Review & DFM Check: Les ingénieurs examinent les fichiers Gerber et exécutent des vérifications DFM (Design for Manufacturing) pour identifier les problèmes (par exemple, largeur de trace <2,5 mil, via l'espacement <10 mil).
2Préparation des matériaux: les stratifiés Rogers (4350B, 6010, etc.) sont coupés à leur taille et pré-séchés (à 80°C pendant 2 heures) pour éliminer l'humidité.
3Perçage au laser: les lasers UV percent 4 ‰ 6 millimètres de microvias avec une précision de ± 1 μm sans perçage mécanique (ce qui provoque un frottement de résine).
4Démaquillant et revêtement: les parois des microvias sont nettoyées (solution de permanganate) et galvanisées avec du cuivre de 20 μm pour assurer la conductivité (95% de remplissage).
5.Gravure: la gravure au laser crée des traces de 2,5 à 5 millimètres.
6.Lamination séquentielle: Les couches sont collées en sous-piles de 2 à 3 en utilisant la préprégression Rogers (par exemple, 4450F pour 4350B) et la pression sous vide (180 °C, 400 psi).
7Masque de soudure et finition de surface: un masque de soudure LPI à haute température (Tg≥150°C) est appliqué, suivi d'un ENIG ou d'un argent d'immersion (selon les spécifications du client).
8Tests et contrôle qualité:
a. Épreuves VNA: Mesure la perte de signal et le bruit croisé aux fréquences cibles (28 GHz+).
b.Inspection par rayons X: vérification par alignement de remplissage et de couche.
c. Cycles thermiques: essais de fiabilité (-40°C à 125°C, 100 cycles) pour les conceptions automobiles et aérospatiales.

Questions fréquemment posées sur les PCB HDI de Rogers spécial
Q1: Les PCB HDI de Rogers peuvent-ils être flexibles?
R: Oui, LT CIRCUIT propose des PCB HDI flexibles Rogers utilisant des stratifiés Rogers RO3003 ou RO4350B couplés à des substrats polyimides.et plus de 100 000 cycles de flexion, idéal pour les appareils portables ou les appareils 5G pliables.

Q2: Quelle est la quantité minimale de commande (MOQ) pour les PCB HDI Rogers?
R: LT CIRCUIT n'a pas de MOQ strict ¢ les prototypes (1 ¢ 10 unités) sont disponibles, avec des délais de 5 ¢ 7 jours.

Q3: Comment valider l'intégrité du signal d'un PCB Rogers HDI?
A: LT CIRCUIT propose des tests VNA (Vector Network Analyzer) jusqu'à 40 GHz, TDR (Time Domain Reflectometer) pour les mesures d'impédance et BER pour les conceptions numériques.Nous fournissons également des tests de conformité 3GPP Release 16.

Q4: Les PCB HDI de Rogers sont-ils conformes à la réglementation RoHS et REACH?
R: Oui, tous les stratifiés Rogers utilisés par LT CIRCUIT sont conformes aux normes RoHS 2.0 (directive 2011/65/UE de l'UE) et REACH (règlement (CE) no 1907/2006).

Q5: Le LT Circuit peut-il concevoir des piles Rogers HDI personnalisées?
R: Absolument. Notre équipe d'ingénieurs travaille avec les clients pour concevoir des piles personnalisées (4 à 16 couches) adaptées aux besoins en fréquence, puissance et espace.Nous offrons également une simulation 3D SI pour prédire les performances avant la fabrication.

Conclusion
Les circuits imprimés HDI spéciaux Rogers sont la seule solution viable pour l'électronique haute fréquence, de la 5G à l'aérospatiale.et les capacités de miniaturisation offrent des performances que le FR4 HDI ne peut tout simplement pas égalerBien qu'ils comportent un coût initial plus élevé, les économies à long terme résultant d'une réduction des retouches, d'une meilleure fiabilité et de revenus liés aux performances en font un investissement judicieux.

Pour les ingénieurs et les fabricants, s'associer à un fournisseur spécialisé comme LT CIRCUIT est essentiel.L'optimisation SI assure que chaque PCB répond à des normes strictes de haute fréquenceQue vous conceviez un capteur 5G de 28 GHz ou un émetteur-récepteur satellite de 100 GHz, les solutions HDI de LT CIRCUIT de Rogers vous aideront à débloquer des performances maximales.

Avec l'expansion de la 5G, l'adoption de radars électriques et les progrès de la technologie aérospatiale, la demande de PCB Rogers HDI ne fera qu'augmenter.Vous ne construisez pas seulement un meilleur produit, vous préparez votre conception pour les défis de haute fréquence de demain..