Kostengünstige HF-Multilayer?
Geht nicht, gibt’s nicht!
Sobald es bei HF-Materialien mehrlagig wird, schrecken viele Entwickler zunächst vor den hohen Herstellungskosten zurück, die solche Designs traditionell mit sich bringen. Die Leiton GmbH hat sich daher auf kostengünstige Hybrid-Lösungen spezialisiert, die teure HF-Materialien nur dort einsetzen, wo sie tatsächlich gebraucht werden. Der Rest bleibt ein konventioneller FR4 Multilayer und damit kostengünstig.
Laminar-Technik
Insbesondere reine HF-Prepregs sind bei vielen Herstellern selten und teuer. Bei genauer Betrachtung der HF-Anforderungen fällt jedoch auf, dass solche HF-Prepregs gar nicht notwendig sind. Denn häufig werden die Frequenz-sensiblen Lagen auf Top- und Bottom-Lagen zu den nächstliegenden Innenlagen geplant. Bei konventionellen Multilayern wird hier mit Prepregs und Kupferfolie gearbeitet. Aber die sogenannte Laminar-Technik erlaubt es, an den Außenlagen reine Rogers-Kerne aufzupressen. Somit ist hier kein Prepreg notwendig und die geforderte Dicke kann gemäß der Rogers Kerne frei gewählt werden, z.B. aus der standardmäßig verfügbaren Rogers 4000 Serie.
Aufbauten bis 12-Lagen keine Seltenheit
Unter bzw. nach diesen Außenlagen-Kernen folgen dann konventionelle FR4-Prepregs, die zwar selbst keine guten HF-Eigenschaften besitzen, aber an diesen Stellen im Aufbau keine HF-Relevanz mehr haben. So entstehen Rogers-FR4-Hybrid-Aufbauten. Solange auf zwei zueinander abgestimmten HF-Lagen immer mindestens eine Lage ohne HF-Relevanz folgt, kann ein Aufbau beliebig variiert werden. Dabei sind Aufbauten bis 12-Lagen keine Seltenheit. Um Verwölbungen entgegenzuwirken sind symmetrische Aufbauten stets zu präferieren, aber asymmetrische Aufbauten sind rein technisch auch realisierbar, wenn der Entwickler leichte Imperfektionen bezüglich der Verwölbung in Kauf nimmt.
Zudem: viele Technologien aus dem Bereich der starren Leiterplatten lassen sich hier fast ohne Einschränkungen implementieren. Dazu gehören HDI-Anforderungen wie Feinleiter, Blind-, Buried-, Stacked- oder Laser-VIAs, sowie Tiefenfräsungen oder DK-Schlitze und DK-Konturen.
Beispiele für Rogers-FR4-Hybrid-Multilayer
4-Layer Hybrid Multilayer - 1,55mm Laminar Füllkern
5-Layer Multilayer Hybrid Roger RO4350B FR4 Laminar
Hybrid kennzeichnet, dass unterschiedliche Materialien in einem Lagenaufbau verwendet werden, in diesem Falle meist Rogers und FR4. Meist wird das FR4 als Prepreg verwendet, um Rogers-Kerne miteinander zu verbinden.
Limitierender Faktor für die Lieferfähigkeit von Rogers-Mulitlayern ist oft das Prepreg. Dies ist wegen begrenzter Lagerfähigkeit bei vielen Herstellern nicht lagerhaltig, was die Lieferantenwahl einschränkt und Rogers-Multilayer oft teuer werden lässt. Wenn es elektrotechnisch möglich ist, die Prepregs mit konventionellem FR4 zu fertigen, kommen nahezu alle Leiterplattenhersteller als Lieferant infrage und der Preis sinkt stark.
Normale 4L-Multilayer werden mit einem 2L-Kern in der Mitte und je oben und unten einer aufgepressten Kupferlage hergestellt (1+2+1). Bei der Laminar-Technik werden zwei 2L-Kerne direkt miteinander mittig verpresst (2+2).
Die günstigere Hybrid-Technik kommt vor allem dann in Betracht, wenn die einzuhaltenden Impedanzen/Hochfrequenzen sich nur auf, bzw. nur zwischen den Rogers-Lagen abspielen und die FR4-Schicht keinen zu großen Einfluss nehmen kann.
Asymmetrische Aufbauten können durch unterschiedliche Wärmeausdehnung zu leichter Verwölbung führen. Auch ist man in Bezug auf optimale Signalintegrität auf die reinen Rogers-Lagen eingeschränkt.
Üblicherweise werden FR4-Prepregs (PP) verwendet, da hier allgemein eine höhere Verfügbarkeit herrscht und geringere Kosten entstehen.
Ja, Rogers-FR4-Hybride können auch als HDI (High Density Interconnect) hergestellt werden. Optionen wie Buried Vias, Blind Vias, SBU oder DK-Schlitze und Tiefenfräsungen sind uneingeschränkt möglich.
