Spezielle Rogers HDI-Leiterplatten für Hochfrequenzanwendungen: Merkmale, Vorteile und Leistung

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In der Welt der Hochfrequenz-Elektronik – von 5G-Basisstationen mit mm-Wellen bis hin zu Radarsystemen für Automobile – fehlen die Standard-FR4-PCBs.Diese Geräte benötigen Substrate, die die Signalintegrität bei 28GHz+ aufrechterhaltenEinführung von speziellen Rogers HDI-PCBs: mit Rogers' Hochleistungslaminaten und HDI-Technologie (High-Density Interconnect)Sie bieten eine unübertroffene elektrische Stabilität., geringer Signalverlust und kompakte Konstruktionen.

Der globale Rogers-PCB-Markt wird voraussichtlich bis 2030 (Grand View Research) mit einer jährlichen Wachstumsrate von 7,2% wachsen, was auf die Expansion von 5G, die Einführung von EV-Radars und die Nachfrage nach Luft- und Raumfahrt / Verteidigung zurückzuführen ist.Für Ingenieure und Hersteller, ist das Verständnis der einzigartigen Eigenschaften von Rogers HDI-PCBs entscheidend für den Bau von Produkten, die strengen Hochfrequenzanforderungen entsprechen.Vergleicht sie mit herkömmlichen FR4-PCB, und unterstreicht, warum sich die HDI-Lösungen von LT CIRCUIT® Rogers durch datenbasierte Erkenntnisse und praktische Anwendungsbeispiele auszeichnen.Diese Erkenntnisse werden Ihnen helfen, die Spitzenleistung freizuschalten.

Wichtige Erkenntnisse
1.Rogers HDI-PCBs bieten eine dielektrische Konstante (Dk) von 2,2 ‰ 3,8 (gegenüber FR4 ‰ 4,0 ‰ 4,8) und eine Verlusttangente (Df) von nur 0,0009 ‰, wodurch der Signalverlust bei 28 GHz um 60% sinkt.
2.HDI-Integration (Mikrovia, feine Spuren) ermöglicht eine 2x höhere Komponentendichte (1.800 Komponenten/Quadratmeter) als Standard-Rogers-PCBs, die für miniaturisierte 5G- und tragbare Geräte von entscheidender Bedeutung sind.
3Die Wärmeleitfähigkeit von Rogers-Laminaten (0,69 W/m·K) ist 3-mal höher als bei FR4 (0,1 W/m·K), was bei Hochleistungsanwendungen wie EV-BMS eine Überhitzung verhindert.
4Im Vergleich zu traditionellen FR4 HDI reduzieren Rogers HDI-PCBs die BER (Bit-Fehlerrate) bei digitalen Designs von 10 Gbps um 50% und erfüllen die 3GPP 5G NR-Standards für mmWave-Leistung.
5.LT CIRCUIT's Rogers HDI-Lösungen umfassen kundenspezifische Stacks, laserbohrte Mikrovia (4mil) und eine strenge Qualitätskontrolle, die für eine hohe Volumenproduktion einen Ertragsgrad von 99,5% gewährleistet.

Was sind spezielle Rogers-HDI-PCBs?
Spezielle Rogers HDI-PCBs kombinieren zwei kritische Technologien:

1.Rogers Hochleistungslaminate: Entwickelt für hohe Frequenzstabilität, geringen Signalverlust und thermische Widerstandsfähigkeit (z. B. Rogers 4350B, 4003C, 6010).
2.HDI-Fertigung: Laserdurchbohrte Mikrovia (46 Mil), feine Linienratzerei (2,5 Mil Spuren/Fläche) und sequentielle Lamination, die kompakte, dichte Designs ermöglichen.

Im Gegensatz zu Standard-Rogers-PCBs (die Durchlöcher und größere Spuren verwenden), sind Rogers-HDI-PCBs für miniaturisierte Hochfrequenzgeräte optimiert.Sie zeichnen sich in Anwendungen aus, in denen jedes dB Signalverlust zählt und Platz eine Priorität ist..

Core Rogers Laminat-Serie für HDI-PCBs
Rogers bietet mehrere Laminatfamilien an, die auf spezifische Hochfrequenzbedürfnisse zugeschnitten sind.

Wesentliche Erkenntnisse: Für 5G mmWave (28GHz) sorgt Rogers 4350B für eine ausgewogene Leistung und Kostenbereitschaft, wobei sein niedriger Df (0,0037) einen Signalverlust von <0,8 dB/Zoll gegenüber 2,5 dB/Zoll für FR4 gewährleistet.

Schlüsselmerkmale von Special Rogers HDI-PCBs
Rogers HDI-PCBs zeichnen sich durch drei nicht verhandelbare Eigenschaften aus: überlegene dielektrische Eigenschaften, fortschrittliches thermisches Management und extreme Miniaturisierung.Diese Eigenschaften machen sie zum Goldstandard für Hochfrequenz-Designs..
1Dielektrische Eigenschaften: Stabile Signale bei 28 GHz +
Die dielektrische Konstante (Dk) und die Verlusttangente (Df) eines Substrats beeinflussen direkt die Signalintegrität (SI) bei hohen Frequenzen.Gewährleistung einer gleichbleibenden Leistung:

a.Niedriges, stabiles Dk: Rogers-Materialien halten Dk bei Temperatur (-40°C bis 125°C) und Frequenz innerhalb von ±5%.02 bei Erhitzung von 25°C bis 125°C.
 b.Ultra-Low Df: Df von 0,0009 (Rogers 3003) bedeutet eine minimale Signalschwäche. Bei 28 GHz bedeutet dies einen um 60% geringeren Verlust als bei FR4 (Df = 0,02 ‰ 0,04).

Wirkliche Wirkung: Eine 5G-Kleine Zelle mit Rogers 4350B HDI-PCBs behielt bei 28 GHz eine 95%ige SI-Marge bei, was 4Gbps Datenraten ermöglicht, verglichen mit 2,5Gbps für FR4 HDI.

2. Wärmeverwaltung: Überhitzung bei Hochleistungsbauten verhindern
Hochfrequente Komponenten (z. B. 5G PA, Radartransceiver) erzeugen erhebliche Wärme.

a.Hohe Wärmeleitfähigkeit: Rogers 6010 bietet 1,7 W/m·K ̇ genügend, um die Temperatur eines 2W PA ̇s gegenüber FR4 um 20 °C zu senken.
b. Thermische Durchläufe und Kupferflächen: HDI-Thermische Durchläufe mit Laserbohrung (46 Mil) und Kupferstromflächen mit 2 Unzen schaffen effiziente Wärmebahnen zu den inneren Schichten.
 c. Feuchtigkeitsbeständigkeit: Rogers-Laminate absorbieren < 0,1% Feuchtigkeit (gegenüber FR4 ¢ 0,2%), was den thermischen Abbau in feuchten Umgebungen verhindert.

Fallstudie: Ein EV-Radarmodul mit Rogers 6010 HDI-PCBs überlebte 1.000 thermische Zyklen (-40°C bis 125°C) ohne Delamination, was den IATF 16949-Autostandards entspricht.

3. Miniaturisierung: Mehr Funktionalität in kleinen Räumen
HDI-Technologie verwandelt Rogers-Laminate in ultra-kompakte Designs, die für Wearables, 5G-Module und Automobilsensoren von entscheidender Bedeutung sind.

a. Feine Spuren/Abstände: Das Laserachsen ermöglicht eine Spuren-/Abstände-Fähigkeit von 2,5 millimetern (0,063 mm) – 3 mal feiner als bei Standard-Rogers-PCBs (7,5 millimetern).
b. Mikrovia: Laserbohrte Blinde/begrabene Vias (Durchmesser 46 mm) eliminieren durchlöchige Vias und sparen 50% des Platzes.
 c.Hohe Schichtanzahl: Sequentielle Lamination unterstützt 816 Schichtstapel in einem 1,6-mm-Board, ideal für Mehrspannungssysteme (3,3V, 5V, 12V).

Beispiel: Ein tragbarer Gesundheitssensor, der Rogers HDI-PCBs verwendet, passt zu einem 2,4 GHz Bluetooth-Chip, einem 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und einer Batterieverwaltungsschaltung in einem 30 mm × 30 mm Fußabdruck.45 mm × 45 mm für ein Standard-Rogers-PCB.

Rogers-HDI-PCBs gegen traditionelle FR4-HDI-PCBs: Vergleich von Kopf zu Kopf
Die Leistungsunterschiede zwischen Rogers HDI und FR4 HDI sind besonders bei hohen Frequenzen stark.

Kritische Erkenntnis: Bei Konstruktionen über 6 GHz ist FR4 HDI nicht praktikabel, da die hohe Df und der Signalverlust nicht in der Lage sind, 5G- oder Radarstandards zu erfüllen.

Vorteile von Rogers HDI-PCBs mit LT-Kreislauf
LT CIRCUIT®-Lösungen von Rogers HDI gehen über die Leistung von Rohstoffen hinaus. Sie kombinieren Präzisionsfertigung, kundenspezifische Designunterstützung und strenge Qualitätskontrolle, um zuverlässige, hochleistungsfähige Platten zu liefern.
1. Optimierung der Signalintegrität
Das Ingenieursteam von LT CIRCUIT optimiert jedes Rogers HDI-Design für SI:

a. Impedanzsteuerung: Verwendet 3D-Feldlösungen zur Aufrechterhaltung einer Impedanz von 50Ω (einfach) und 100Ω (differenziell) mit einer Toleranz von ± 5% ◄kritisch für 28 GHz-MmmWellen.
b.Layer Stackup Design: empfiehlt “Signal-Ground-Signal” (SGS) -Teilstacks, um das Crosstalk in Differentialpaaren um 40% zu reduzieren.
c. Via Stub Minimization: Verwendet Blind-Vias (keine Stubs) und Rückbohrungen für Durchlöcher, wodurch die Signalreflexion bei 28 GHz beseitigt wird.

Testergebnis: Ein LT-Circuit Rogers 4350B HDI-PCB für 5G erzielte bei 28 GHz einen Signalverlust von 0,7 dB/inch und übertraf damit das Ziel des Kunden von 0,9 dB/inch.

2. Fertigungskompetenz für komplexe HDI
Rogers-Laminate sind schwieriger zu verarbeiten als FR4LT-Kreise.

a.Laserbohrungen: Verwenden von UV-Lasern (355 nm) für 4 Millimeter Mikrovia mit einer Genauigkeit von ±1 μm, die durch Hohlräume auf < 3% reduziert werden.
b.Sequenzielle Lamination: Erstellt 8 ′′16 Schichtstapel in 2 ′′3 Schritten, um eine Schichtausrichtung von ±3 μm zu gewährleisten (gegenüber ±10 μm bei Wettbewerbern).
 c. Plattierung: 20 μm elektrolytisches Kupfer wird auf Mikrovia aufgetragen, wodurch eine 95%ige Füllrate erreicht wird, die für die Stromtragfähigkeit von entscheidender Bedeutung ist.

3. Anpassung an Ziel-Anwendungen
LT CIRCUIT bietet eine End-to-End-Anpassung an spezifische Hochfrequenzbedürfnisse:

a.Laminatwahl: Führt Kunden zur richtigen Rogers-Serie (z. B. 4350B für 5G, 6010 für Automobilradar).
b. Oberflächenveredelungen: ENIG (18 Monate Haltbarkeit) für 5G-Basisstationen, Immersionssilber (kostengünstig) für Verbrauchergeräte.
 c. Prüfung: Einschließlich VNA (Vector Network Analyzer) -Prüfung für 28 GHz+ SI, Röntgenstrahlung für die Qualität und thermische Zyklen für die Zuverlässigkeit.

4. Qualitätskontrolle und Zertifizierung
Die mehrstufige Qualitätssicherung von LT CIRCUIT® stellt sicher, dass jede Rogers HDI-PCB den weltweiten Standards entspricht:

a.Inline AOI: Erkennt 99% der Oberflächenfehler (z. B. fehlende Spuren, Lötbrücken) während der Produktion.
b.Flying Probe Testing: Überprüft die elektrische Kontinuität von 100% der Netze, die für Konstruktionen mit hoher Dichte kritisch sind.
c.Zertifizierungen: ISO 9001, IATF 16949 (Automotive) und UL 94 V-0 (Flammverhinderung)

Wirkliche Anwendungen von Rogers HDI PCBs
Rogers HDI-PCBs sind für Branchen, in denen Hochfrequenzleistung und Miniaturisierung nicht verhandelbar sind, unverzichtbar.
1. 5G mmWave (28GHz/39GHz)
Bedarf: geringer Signalverlust, kompakte Konstruktionen für kleine Zellen, Smartphones und IoT-Sensoren.
Rogers-Lösung: 8-Schicht-Rogers 4350B HDI mit 2,5 Milligramm Spuren und 4 Milligramm Mikrovia.
Ergebnis: Eine kleine 5G-Zelle mit LT-CIRCUITs Rogers HDI-PCB erzielte Datenraten von 4 Gbps und eine um 20% größere Abdeckung als FR4 HDI.

2. Automobilradar (77 GHz)
Notwendigkeit: Wärmestabilität (-40°C bis 125°C), niedrige Df und geringer Formfaktor für ADAS.
Rogers-Lösung: 12-Schicht Rogers 6010 HDI mit 2 Unzen Kupfer-Power-Flugzeugen.
Ergebnis: Ein EV-Radarmodul hat 1.000 thermische Zyklen ohne Leistungsverlust durchlaufen, was den ISO 26262 ASIL-B-Standards entspricht.

3Luft- und Raumfahrt und Verteidigung (100 GHz)
Bedarf: Strahlungsbeständigkeit, ultra-niedrige Df und hohe Zuverlässigkeit für Satellitenkommunikation und militärisches Radar.
Rogers-Lösung: 16-Schicht-Rogers 3003 HDI mit Gold-Oberflächenabschluss (ENIG), 3 Millimeter Spuren und 5 Millimeter vergrabene Mikrovia.
Ergebnis: Ein Satellitentransceiver, der LT CIRCUITs Rogers HDI PCBs verwendet, konnte bei 100 GHz eine Signalintegritätsmarge von 98% beibehalten, während er 100kRad ionisierender Strahlung überlebte (MIL-STD-883H-Konformität).Das Design passt auch in ein 50 mm × 50 mm Fahrwerk, 30% kleiner als das vorherige Standard-Rogers-PCB.

4. Medizinische Bildgebung (60 GHz)
Notwendigkeit: Niedriges EMI, Biokompatibilität und schnelle Datenübertragung für Ultraschall- und MRT-Geräte.
Rogers-Lösung: 8-Schicht-Rogers 4350B-HDI mit Polyimid-Lötmaske (biokompatibel) und 4 Mil Blind-Vias.
Ergebnis: Eine Ultraschallsonde mit dieser Leiterplatte lieferte eine Auflösung von 0,1 mm (gegenüber 0,2 mm bei FR4 HDI) und erfüllte die medizinischen ISO 13485-Standards.

Kosten-Nutzen-Analyse: Warum Rogers HDI PCBs die Prämie rechtfertigen
Rogers-HDI-PCBs kosten 3x mehr als FR4-HDI, doch die Hochfrequenz-Designer wählen sie immer wieder.Nachfolgend ist eine Kostenuntergliederung für ein 5G-Kleinzellprojekt mit 10 000 Einheiten/Jahr:

Wichtige Erkenntnisse: Bei Projekten mit hohem Volumen (100.000 Einheiten/Jahr) steigen die Nettoeinsparungen auf mehr als 200.000 USD jährlich.Die Kostenprämie ist im Vergleich zum Risiko eines Ausfalls des FR4 HDI unerheblich (e.g., eine Satellitenmission von 1 Million Dollar gegen 50.000 Dollar in Rogers PCBs).

Gemeinsame Konstruktionsüberlegungen für Rogers HDI PCBs
Um die Leistung von Rogers HDI-PCBs zu maximieren, folgen Sie diesen Best Practices, die aus der Erfahrung von LT CIRCUIT mit mehr als 1.000 Hochfrequenzprojekten entwickelt wurden:
1Laminatwahl: Frequenz und Leistung entsprechen
a<6GHz (WiFi 6E, RFID): Rogers 4003C (niedrige Kosten, Dk=3,38) balanciert Leistung und Budget.
b.6·28GHz (5G, kleine Zellen): Rogers 4350B (Dk=3.48, Df=0,0037) ist der Industriestandard für mmWave.
c.28 ̊100 GHz (Radar, Satelliten): Rogers 3003 (Dk=2.94, Df=0,0012) minimiert den Signalverlust bei ultrahohen Frequenzen.
d. Hochleistung (EV BMS, PAs): Rogers 6010 (Wärmeleitfähigkeit = 1,7 W/m·K) löst Wärme besser als andere Baureihen.

2Impedanzkontrolle: Kritisch für Hochgeschwindigkeitssignale
a. Verwenden Sie 3D-Feldlösungsgeräte (z. B. ANSYS SIwave) zur Berechnung der Spurengrößen.12 mm bei FR4).
b. Fügen Sie 10% Entwurfsmarge hinzu, um die Radiertoleranzen (±0,02 mm) zu berücksichtigen.
c. Vermeiden Sie Spuren von Diskontinuitäten (scharfe Kurven, Stäbe)  Verwenden Sie Winkel oder Kurven von 45° und halten Sie Stäbe < 0,5 mm für 28 GHz-Signale.

3. Wärmebewirtschaftung: Verhinderung des Komponentenabbaus
a.Legen Sie alle 2 mm thermische Durchläufe (0,3 mm Durchmesser, Kupfer gefüllt) unter leistungsstarke Komponenten (z. B. 5G-PAs) an. Eine 5x5-Array von thermischen Durchläufen senkt die Komponententemperatur um 15 °C.
b. Verwenden Sie 2 Unzen Kupfer für Kraftflugzeuge √ dickeres Kupfer verbreitet Wärme schneller und kann höhere Ströme behandeln (30A vs. 15A für 1 Unze).
c. Vermeiden Sie thermische Hotspots und gruppieren Sie Hochleistungskomponenten (PAs, Spannungsregler) fern von empfindlichen Hochgeschwindigkeitsspuren (mmWave-Pfade).

4EMI-Reduzierung: Einhaltung der Normen
a.Verwenden Sie feste Bodenflächen (Abdeckung ≥ 90%) anstelle von Netzabdeckungen, da sie Rückfahrten mit geringer Impedanz ermöglichen und EMI blockieren.
b.Auftriebene analoge und digitale Abschnitte mit einer Bodenoberflächenbarriere reduzieren das Übersprachverhalten bei gemischten Signalkonstruktionen (z. B. 5G-Transceiver mit digitalen Steuerkreisen) um 40%.
c. EMI-Schutzdosen über Hochfrequenzkomponenten hinzufügen (z. B. 28GHz-mmWave-Chips) ▌LT CIRCUIT bietet eine maßgeschneiderte Schutzintegration für Rogers HDI-PCBs.

LT CIRCUITS Rogers HDI-PCB-Herstellungsprozess
Der 8-stufige Prozess von LT CIRCUIT® gewährleistet eine gleichbleibende Qualität und Leistung für Rogers HDI-PCBs, die für Hochfrequenzanwendungen von entscheidender Bedeutung sind:

1.Design Review & DFM Check: Ingenieure überprüfen Gerber-Dateien und führen DFM (Design for Manufacturing) -Checks durch, um Probleme zu erkennen (z. B. Spurbreite <2,5 mil, über Abstand <10 mil).
2.Materialvorbereitung: Rogers-Laminate (4350B, 6010 usw.) werden nach Maß geschnitten und vorgetrocknet (80°C für 2 Stunden), um Feuchtigkeit zu entfernen.
3.Laserbohrung: UV-Laser bohren mit ± 1 μm Genauigkeit 4 ‰ 6 ml Mikrovia ohne mechanische Bohrungen (was zu Harzverschmierung führt).
4.Abschmieren und Plattieren: Die Mikroviawände werden gereinigt (Permanganatlösung) und mit 20 μm Kupfer elektroplattiert, um die Leitfähigkeit (95% Füllrate) zu gewährleisten.
5.Essung: Laser-Essung erzeugt 2,5-5 Millimeter Spuren.
6.Sequenzielle Lamination: Die Schichten werden in 2 ̊3 Unterstapeln mit Rogers-Prepreg (z. B. 4450F für 4350B) und Vakuumpressen (180 °C, 400 psi) gebunden.
7.Soldermaske und Oberflächenveredelung: Hochtemperatur-LPI-Soldermaske (Tg≥150°C) wird aufgetragen, gefolgt von ENIG oder Eintauchsilber (nach Kundenspezifikationen).
8- Prüfung und Qualitätskontrolle:
a.VNA-Prüfung: Messung von Signalverlust und Überspannung bei Zielfrequenzen (28 GHz+).
b. Röntgenprüfung: Überprüfung durch Ausrichtung der Füllung und der Schicht.
c. Thermisches Radfahren: Testen der Zuverlässigkeit (-40°C bis 125°C, 100 Zyklen) für Fahrzeug-/Luftfahrtkonstruktionen.

Häufig gestellte Fragen zu Special Rogers HDI PCBs
F1: Können Rogers HDI-PCBs flexibel sein?
A: Ja, LT Circuit bietet flexible Rogers HDI-PCBs mit Rogers RO3003 oder RO4350B-Laminaten in Verbindung mit Polyimid-Substraten.und 100k+ Biegezyklen – ideal für tragbare oder faltbare 5G-Geräte.

F2: Was ist die Mindestbestellmenge (MOQ) für Rogers HDI-PCBs?
A: LT CIRCUIT verfügt über keine strenge MOQ. Prototypen (1 ¥10 Einheiten) sind verfügbar, mit Vorlaufzeiten von 5 ¥7 Tagen. Für die Produktion in großem Volumen (1k + Einheiten) beträgt die Vorlaufzeit 10 ¥14 Tage und die Kosten pro Einheit sinken um 30%.

F3: Wie kann ich die Signalintegrität eines Rogers HDI-PCB überprüfen?
A: LT CIRCUIT bietet VNA (Vector Network Analyzer) -Tests bis zu 40 GHz, TDR (Time Domain Reflectometer) für Impedanzmessungen und BER-Tests für digitale Designs.Wir stellen auch 3GPP Release 16-Konformitätsprüfungen zur Verfügung.

F4: Sind Rogers HDI PCBs RoHS- und REACH-konform?
A: Ja, alle von LT CIRCUIT verwendeten Rogers-Laminate erfüllen die Normen RoHS 2.0 (EU-Richtlinie 2011/65/EU) und REACH (Verordnung (EG) Nr. 1907/2006).

F5: Kann LT CIRCUIT maßgeschneiderte Rogers HDI-Stacks entwerfen?
A: Absolut. Unser Engineering-Team arbeitet mit Kunden zusammen, um kundenspezifische Stacks (4 ′′ 16 Schichten) zu entwerfen, die auf Frequenz, Leistung und Platzbedarf zugeschnitten sind.Wir bieten auch 3D-SI-Simulationen an, um die Leistung vor der Herstellung vorherzusagen..

Schlussfolgerung
Spezielle Rogers-HDI-PCBs sind die einzige praktikable Lösung für Hochfrequenzelektronik, von 5G-mmWave bis hin zu Luftfahrtradaren.und Miniaturisierungsfunktionen liefern Leistungen, die FR4 HDI einfach nicht erreichen kannWährend sie eine höhere Anfangskosten, die langfristige Einsparungen durch reduzierte Nachbearbeitung, bessere Zuverlässigkeit und leistungsbezogene Einnahmen machen sie eine kluge Investition.

Für Ingenieure und Hersteller ist eine Partnerschaft mit einem spezialisierten Anbieter wie LT CIRCUIT entscheidend.und SI-Optimierung gewährleistet, dass jede Leiterplatte strengen Hochfrequenzstandards entsprichtOb Sie einen 28GHz 5G-Sensor oder einen 100GHz Satellitentransceiver entwerfen, LT CIRCUIT's Rogers HDI-Lösungen helfen Ihnen, Spitzenleistung zu erzielen.

Da sich 5G ausweitet, die Einführung von EV-Radaren wächst und die Luftfahrttechnologie Fortschritte macht, wird die Nachfrage nach Rogers HDI-PCBs nur zunehmen.Sie bauen nicht nur ein besseres Produkt, Sie bauen Ihr Design zukunftssicher für die hohen Frequenzprobleme von morgen..