Rogers基板が製造および実装の場面でどのように振る舞うかは、3つの決定によって左右されます。選択するラミネート材、どのようにスタックアップを構成するか、そしてパッドに施す表面処理です。ラミネート材は、設計上必要な比誘電率（Dk）と、許容できるDk公差に基づいて選んでください。スタックアップは純粋なRogers構成を維持し、インピーダンスモデルで想定している誘電体厚さを当社にご指定ください。表面処理はENIG、無電解銀、無電解スズ、またはOSPからお選びください。これらの基板にはHASLは提供されません。
以下のセクションでは、製造側の視点から各決定事項について説明します。
どのRogersラミネートがどの用途に適しているのか？
まずは回路に必要な Dk から検討し、その Dk がどの程度厳密に管理されているかを確認してください。下の画像は、高周波数基板で参照する積層材を示したもので、Dk は 10 GHz で測定された値です。
RO4350B は、ほとんどの RF プロジェクトが最初に採用する材料であり、それにはもっともな理由があります。これは当社が最も多くリクエストを受ける材料であり、Dk の許容差が十分に小さいため、インピーダンス誤差の主因になることはほとんどありません。もしあなたのシミュレーションが RO4003C を前提に行われているなら、「ひと手間省く」つもりで RO4350B に置き換えないでください。Dk の 0.10 の差によってライン幅が変化し、結局モデルを再度走らせる必要が生じるからです。
RO3010 は外れ値です。Dk が 10.2 であることにより、細いラインと小さな構造が得られますが（それが目的ではありますが）、同時にすべてが小さくなるため、エッチングの許容誤差がより重要になります。RT5880 と RO3003 は、ドリル加工および取り扱いにおいて RO4000 系列とは異なる挙動を示すため、設計でそれらを使用する場合は早めにお知らせください。各ラミネートごとのプロセス設定の詳細については、レイアウトを確定する前に当社のエンジニアリングチームと確認する必要があります。
私たちのPCB材料ページ広範な材料範囲を列挙していますが、RF用途に関しては、上記の表が実用的な候補リストとなります。
スタックアップでは何を指定すべきですか？
当社では、完成厚さ0.4～5.0mm、完成銅箔厚さ0.5～2oz、層数2～24層のRogers基板を製造しています。その範囲内であれば、スタックアップを製造可能にし、かつインピーダンスを予測しやすく保つためのいくつかの条件があります。
構成は純粋に Rogers 製としてください。すべてのコア材と接着層は Rogers ファミリーの材料を用い、プリプレグセットには Rogers 4450F を含めます。1 つのスタック内で異なるラミネートファミリーを混在させると、本稿の範囲外となる積層および位置合わせに関する問題が生じるため、本記事では扱いません。設計上、別のものが必要な場合は、そのデータをお送りください。個別に検討いたします。
スタックアップは中心を基準に対称になるように構成してください。薄い基板での非対称な構成は、反りに関するクレームの最も一般的な原因であり、また、発注前の設計段階で図面上だけで最も安価に修正できる問題でもあります。
インピーダンス計算に使用した誘電体の厚みを、基板全体の総厚みだけでなく、それぞれ明記してください。1.6 mm の完成基板でも、複数の構成方法があり、制御インピーダンス配線がモデルと一致するのは、配線とリファレンスプレーンの間の誘電体が、あなたが仮定した条件と一致している場合に限られます。もし既定の積層構成がなければ、こちらから提案することも可能ですが、まずはあなたの構成を確認したいと考えています。
どの層が管理インピーダンスを持つか、またそれぞれの目標値と許容範囲を記載してください。当社のインピーダンス許容範囲は ±10% です。もしお客様の設計でそれより厳しい許容範囲が必要な場合は、レイアウトを最終決定する前に必ず当社のエンジニアリングチームに確認してください。検証方法や積層構成が変更になる可能性があります。
銅箔厚については一度よく検討する価値があります。RF信号層に厚い銅箔を使用すると、微細なパターン寸法を維持することが難しくなります。そのため、電源部に 2oz が必要で、RF 部分に細いラインが必要な場合は、層ごとにどう分割するかについてぜひご相談ください。
トレース、スペーシング、およびインピーダンスはどこまで厳密に設定できますか？
最小配線幅および配線間隔は 3/3 mil、最小アニュラリングは 4 mil、最小ドリル穴径は 6 mil です。インピーダンス公差は ±10% です。
これらはあくまで最小値であり、その値ぎりぎりになるように高周波ラインを設計するべきではありません。RO3010 のような高誘電率ラミネート上の狭いラインではエッチングばらつきの許容度がほとんどなく、相対的に見ると仕上がりのライン幅が図面上のライン幅から大きく外れてしまいます。重要な高周波配線にはある程度のマージンを持たせ、本当に必要な箇所――例えば微細ピッチのパッド逃しなど――だけで最小ジオメトリを用いるようにしてください。
Dk の許容差は、一度冷静に確認する価値があります。RO4350B で ±0.05 の変動は、インピーダンスの ±10% という許容範囲に比べれば小さいため、実際には誤差要因としてはラミネート材ではなく、エッチング精度や誘電体厚みが支配的になることがほとんどです。もしインピーダンス精度を追求するのであれば、材料を疑う前に、線幅公差と誘電体間隔を確認してください。
厚銅と 3/3 ミルのパターン仕様の組み合わせは、当然可能だと決めつけることはできません。ご希望の銅箔厚に応じて、当社エンジニアリングチームにご確認ください。
これらすべての前段階に位置するレイアウト練習として、私たちの高速レイアウトこの記事では、基板の製造方法に影響を与える配線に関する判断について扱います。
どのような表面処理がRF基板に適しているのか、およびHASLが採用されない理由
Rogers基板に対しては、ENIG、イマージョンシルバー、イマージョンティン、そしてOSPの4種類の表面処理を提供しています。それぞれに異なるトレードオフがあります。
イニグ。フラットパッドは、ファインピッチ部品や長期保管に適しています。一部のRF設計者は、高周波数でのニッケルの挙動を理由に、重要な伝送線路の下にニッケル層を設けることを避けますが、そうしない設計者もいます。それは当社ではなく、あなたの損失バジェットの判断に委ねられる事項です。
浸漬銀平坦ではんだ付け性が高く、ニッケル層が問題となる場合によく選ばれます。 ただし、基板を開封したままにしておくと銀が変色してしまうため、梱包と取り扱いには注意が必要です。
浸漬スズ平坦であり、はんだ付け性は保管期間に依存します。実装日程はそれに応じて計画してください。
OSP.薄い有機コーティングの下にある裸銅。最も単純な表面仕上げだが、リフローを行うたびにコーティングが劣化するため、1回だけ実装を行う基板に適している。
これらの基板に対して、HASL は当社の提供範囲には含まれていません。表面が不均一で、高密度実装には不利であり、形状が重要となる RF パッドとの相性も良くありません。また、溶融はんだへのディップはラミネートに熱衝撃を与えるため、電気的特性を重視して慎重に選定された材料には、できる限り適用したくありません。
ENIG とシルバーのどちらにすべきか迷っている場合は、パッドピッチ、リフロー回数、そして組立までの基板の保管期間を教えてください。通常、その3つの情報で判断がつきます。
歩留まりに影響する穿孔および取り扱いに関する注意事項
穴径とアニュラリングは、Rogers 設計で最も問題になりやすい部分です。最小値は、ドリル穴径 6 mil とアニュラリング幅 4 mil です。厚い基板では、小さな穴を用いるとアスペクト比が急速に高くなります。5.0 mm 厚構成と小径ビアを組み合わせる場合は、配線設計に入る前に、当社のエンジニアリングチームにアスペクト比を必ず確認してください。
PTFE ベースの積層板はエポキシガラスとは異なる穴壁処理が必要であり、またソフトな積層板は傷がつきやすくマーキングされやすいという特徴があります。これらには当社で適切に対応していますが、RF コンポーネント直下で不要なビアを増やさないこと、および基板外形の縁ぎりぎりにドリル穴を配置しないことによってご協力いただけます。
薄いコアは壊れやすいです。仕上がり厚みが0.4 mmの場合、基板の取り扱いにはサポートが必要であり、それがパネル設計に影響します。基板が薄くて大きい場合は、パネル化についてご相談ください。
特定のドリル条件、ベーク要件および保管条件は積層板によって異なります。これらは本書では公開しておりません。選定された材料については、当社のエンジニアリングチームにご確認ください。
私たちの高周波PCB製造このページでは、このプロセスで対象となるボードの種類について説明します。
RFボードの注文時に送付すべきもの
完全なパッケージは質問の往復を一度分省でき、Rogers基板ではインピーダンス再計算の手間も一度省くことができます。通常、私たちは以下の情報をお願いしています。
ガーバーファイル、ドリルファイル、および明確な基板外形
各コアの積層板名と厚さ、および想定しているプリプレグ
各層の完成銅箔厚さ
制御インピーダンス層が明示され、目標値が記載されたスタックアップ図
各制御ネットごとのインピーダンス目標値と許容差
表面処理の選択：ENIG、浸漬銀、浸漬錫、またはOSP
最小値付近にある任意のビアまたは穴の要件（6ミルの穴、4ミルのアニュラリング）
品質クラス（標準の IPC クラス 2 以外が必要な場合）
組み立てが行われる場合の、リフロー回数を含む実装計画に関する注意事項
当社はガーバーデータをもとに作業を行います。回路図設計サービスは提供しておりませんので、基板が到着する前に電気設計が完了している必要があります。
よくある質問
ロジャース基板で ±10％ より厳しいインピーダンス公差を実現できますか？当社の標準許容差は ±10% です。より厳しい精度が設計上必要な場合は、スタックアップと目標値をお送りのうえ、必ず当社エンジニアリングチームに確認してください。ラミネートの Dk 許容差が厳しいからといって自動的に受け入れられると想定しないでください。実際には、エッチングと誘電体厚みの変動のほうが、Dk よりもしばしば結果に大きく影響するためです。
Dkは10 GHzで測定された値です。私のモデルではどのDkを使用すべきですか？この記事で示しているデータシートの値は 10 GHz におけるものです。設計の動作周波数がこれと異なる場合は、そのモデルに対して当社が推奨する Dk を確認し、ライン幅を最終決定する前に必ず当社エンジニアリングチームに数値を確認してください。ここでは、いかなる積層板についても最大動作周波数は規定していません。
御社では、ロジャース基板を IPC クラス3規格で製造していますか？当社の標準は IPC クラス2です。お客様の仕様で別のクラスが必要な場合は、見積もり段階でエンジニアリングチームまでご相談ください。
RF 設計そのものの支援も行っていますか？いいえ。お客様のガーバーデータに基づいて製造を行っており、回路図設計サービスは提供しておりません。スタックアップおよび製造面については確認し、設計が限界に近い箇所があればお知らせできます。
基板はそのまま組み立てに回せますか？組立は別途お見積もりとなります。仕上げの種類と想定されるリフロー回数とあわせて、PCBお見積もりの段階で組立を予定していることをお知らせください。そうすることで、仕上げと計画内容の整合が取れます。お客様の特定のラミネートに対するリフロープロファイルの詳細については、当社エンジニアリングチームまでご確認ください。
便利なリソース
•高周波材料：ロジャース vs FR-4
•PCBにおけるインピーダンス制御
•PCB 表面処理の概要と比較
•ENIG とイマージョンシルバー：表面仕上げの比較
