PCBs HDI especiales de Rogers para aplicaciones de alta frecuencia: características, beneficios y rendimiento

Imágenes antropizadas por el cliente

En el mundo de la electrónica de alta frecuencia, desde las estaciones base 5G mmWave hasta los sistemas de radar de automóviles, los PCB FR4 estándar no son suficientes.Estos dispositivos requieren sustratos que mantengan la integridad de la señal a 28GHz +, resisten el estrés térmico y permiten la miniaturización. Introduzcan PCBs HDI especiales de Rogers: diseñados con laminados de alto rendimiento de Rogers y tecnología HDI (High-Density Interconnect),Ofrecen una estabilidad eléctrica sin igual., baja pérdida de señal y diseños compactos.

Se prevé que el mercado mundial de PCB Rogers crezca a un CAGR del 7,2% hasta 2030 (Grand View Research), impulsado por la expansión de 5G, la adopción de radar EV y la demanda aeroespacial / de defensa.Para ingenieros y fabricantes, comprender las propiedades únicas de los PCB HDI de Rogers es fundamental para construir productos que cumplan con estrictos requisitos de alta frecuencia.las compara con los PCB FR4 tradicionales, y destaca por qué las soluciones HDI de LT CIRCUIT® de Rogers destacan por sus conocimientos basados en datos y ejemplos de aplicaciones reales.Estas ideas te ayudarán a desbloquear el máximo rendimiento.

Las cosas que hay que aprender
1Los PCB HDI de Rogers ofrecen una constante dieléctrica (Dk) de 2,2 ∼3,8 (frente a FR4 ∼4,0 ∼4,8) y un tangente de pérdida (Df) tan bajo como 0,0009 ̊, lo que reduce la pérdida de señal en un 60% a 28 GHz.
2La integración de.HDI (microvias, rastros finos) permite una densidad de componentes 2 veces mayor (1,800 componentes / cuadrado) que los PCB Rogers estándar, críticos para dispositivos 5G miniaturizados y portátiles.
3La conductividad térmica de los laminados Rogers (0,69 ∼1,7 W/m·K) es 3 veces mayor que la del FR4 (0,1 ∼0,3 W/m·K), evitando el sobrecalentamiento en aplicaciones de alta potencia como el EV BMS.
4En comparación con el HDI FR4 tradicional, los PCB HDI Rogers reducen el BER (tasa de error de bits) en un 50% en los diseños digitales de 10Gbps y cumplen con los estándares 3GPP 5G NR para el rendimiento de mmWave.
5.LT CIRCUIT Las soluciones de Rogers HDI incluyen apilamientos personalizados, microvias perforadas con láser (4 milímetros) y un estricto control de calidad que garantiza un rendimiento de primer paso del 99,5% para la producción de gran volumen.

¿Qué son los PCB HDI especiales de Rogers?
Los PCB de Rogers HDI especiales combinan dos tecnologías críticas:

1.Laminados de alto rendimiento de Rogers: diseñados para la estabilidad de alta frecuencia, baja pérdida de señal y resistencia térmica (por ejemplo, Rogers 4350B, 4003C, 6010).
2.HDI Fabricación: microvias perforadas por láser (46 milímetros), grabado de líneas finas (2,5 milímetros/espacio) y laminación secuencial que permite diseños compactos y densos.

A diferencia de los PCB Rogers estándar (que usan vías de agujero y rastros más grandes), los PCB HDI Rogers están optimizados para dispositivos miniaturizados de alta frecuencia.Se destacan en aplicaciones donde cada dB de pérdida de señal es importante y el espacio es una prima.

Serie de laminados Core Rogers para PCB HDI
Rogers ofrece varias familias de laminados adaptadas a necesidades específicas de alta frecuencia.

Perspectiva clave: Para 5G mmWave (28GHz), Rogers 4350B equilibra el rendimiento y el costo. Su bajo Df (0.0037) asegura una pérdida de señal de <0.8dB / pulgada, frente a 2.5dB / pulgada para FR4.

Características clave de los PCB HDI de Rogers especial
Los PCB de Rogers HDI se destacan por tres características no negociables: propiedades dieléctricas superiores, gestión térmica avanzada y miniaturización extrema.Estos atributos los convierten en el estándar de oro para los diseños de alta frecuencia.
1Propiedades dieléctricas: señales estables a más de 28 GHz
La constante dieléctrica (Dk) y la tangente de pérdida (Df) de un sustrato afectan directamente la integridad de la señal (SI) a altas frecuencias.garantizar un rendimiento constante:

a.Dk baja y estable: los materiales Rogers mantienen Dk dentro del ±5% a través de la temperatura (-40°C a 125°C) y la frecuencia.02 cuando se calienta de 25°C a 125°C. Crítico para aplicaciones automotrices y aeroespaciales.
 b.Df ultrabajo: Df tan bajo como 0,0009 (Rogers 3003) significa una atenuación mínima de la señal. A 28 GHz, esto se traduce en una pérdida 60% menor que FR4 (Df = 0,02 ‰ 0,04).

Impacto en el mundo real: Una pequeña célula 5G que utiliza los PCB Rogers 4350B HDI mantuvo un margen del 95% del SI a 28GHz, lo que permitió tasas de datos de 4Gbps, frente a 2.5Gbps para FR4 HDI.

2. Gestión térmica: Prevenir el sobrecalentamiento en los diseños de alta potencia
Los componentes de alta frecuencia (por ejemplo, 5G PA, transceptores de radar) generan calor significativo.

a. Alta conductividad térmica: Rogers 6010 ofrece 1,7 W/m·K ̇ suficiente para reducir la temperatura de un PA ̇ de 2 W en 20 °C frente al FR4.
b.Vías térmicas y planos de cobre: las vías térmicas perforadas por láser de HDI (46 mil) y los planos de potencia de cobre de 2 onzas crean caminos de calor eficientes a las capas internas.
 c. Resistencia a la humedad: los laminados Rogers absorben < 0,1% de humedad (frente a los FR4 ∼ 0,2%), evitando la degradación térmica en entornos húmedos.

Estudio de caso: Un módulo de radar EV que utiliza Rogers 6010 HDI PCBs sobrevivió a 1.000 ciclos térmicos (-40°C a 125°C) sin delaminación, cumpliendo con las normas automotrices IATF 16949.

3Miniaturización: más funcionalidad en espacios pequeños
La tecnología HDI transforma los laminados Rogers en diseños ultracompactos, críticos para dispositivos portátiles, módulos 5G y sensores automotrices.

a.Retrato/espacio fino: el grabado por láser permite un trazo/espacio de 2,5 milímetros (0,063 mm) 3 veces más fino que los PCB Rogers estándar (7,5 milímetros).
b. Microvías: las vías ciegas/enterradas perforadas con láser (diámetro 46 milímetros) eliminan las vías perforadas, ahorrando el 50% del espacio de la tabla.
 c.Alto número de capas: La laminación secuencial admite 8 “16 capas en una placa de 1,6 mm “ideal para sistemas de múltiples voltajes (3,3 V, 5 V, 12 V).

Ejemplo: Un sensor de salud portátil que utiliza los PCB HDI de Rogers se ajusta a un chip Bluetooth de 2,4 GHz, acelerómetro de 3 ejes y circuito de gestión de la batería en una huella de 30 mm × 30 mm.45 mm × 45 mm para un PCB Rogers estándar.

Los PCB HDI de Rogers frente a los PCB HDI FR4 tradicionales: Comparación de cabeza a cabeza
La brecha de rendimiento entre Rogers HDI y FR4 HDI es considerable, especialmente en las altas frecuencias.

Critical Takeaway: Para diseños >6GHz, el FR4 HDI no es viable, su alta Df y la pérdida de señal lo hacen incapaz de cumplir con los estándares 5G o radar.

Ventajas de los PCB HDI de Rogers con circuito LT
LT CIRCUIT® Las soluciones de Rogers HDI van más allá del rendimiento de las materias primas, combinan fabricación de precisión, soporte de diseño personalizado y estricto control de calidad para ofrecer placas confiables y de alto rendimiento.
1Optimización de la integridad de la señal
El equipo de ingenieros de LT CIRCUIT optimiza cada diseño de Rogers HDI para SI:

a. Control de impedancia: utiliza solucionadores de campo 3D para mantener una impedancia de 50Ω (unilateral) y 100Ω (diferencial) con una tolerancia de ± 5% ∼crítica para las ondas de mm de 28 GHz.
b.Diseño de la pila de capas: recomienda las subpilas de señal-señal de tierra (SGS) para reducir el cruce de sonido en un 40% en pares diferenciales.
c. Minimización de los tapones vía: utiliza tapones ciegos (sin tapones) y perforación posterior para agujeros, eliminando el reflejo de la señal a 28 GHz.

Resultado de las pruebas: Un circuito LT Rogers 4350B HDI PCB para 5G logró una pérdida de señal de 0.7 dB/pulgada a 28 GHz, superando el objetivo de 0.9 dB/pulgada del cliente.

2Expertos en fabricación para IDH complejos
Los laminados de Rogers son más difíciles de procesar que los FR4 ¥LT CIRCUIT ¥s equipos y procesos especializados aseguran la consistencia:

a.Excavado por láser: utiliza láseres UV (355 nm) para 4 milímetros de microvias con una precisión de ±1 μm, reduciendo a través de huecos hasta un 3%.
b.Laminación secuencial: Construye 8 ¢16 pilas de capas en 2 ¢ 3 pasos, asegurando una alineación de capas de ± 3 μm (frente a ± 10 μm para los competidores).
 c. Revestimiento: se aplica 20 μm de cobre electrolítico a las microvias, logrando una tasa de llenado del 95%, crítica para la capacidad de carga de corriente.

3. Personalización para aplicaciones objetivo
LT CIRCUIT ofrece una personalización de extremo a extremo para satisfacer las necesidades específicas de alta frecuencia:

a. Selección del laminado: guía a los clientes a la serie Rogers correcta (por ejemplo, 4350B para 5G, 6010 para radar automotriz).
b.Finales de superficie: ENIG (18 meses de vida útil) para las estaciones base 5G, plata de inmersión (efectiva en términos de costes) para los dispositivos de consumo.
 c. Pruebas: Incluye pruebas VNA (Vector Network Analyzer) para 28 GHz+ SI, rayos X para la calidad vía y ciclo térmico para la fiabilidad.

4Control de calidad y certificación
LT CIRCUIT's garantía de calidad de múltiples pasos asegura que cada Rogers HDI PCB cumpla con los estándares mundiales:

a.AOI en línea: detecta el 99% de los defectos de superficie (por ejemplo, rastros faltantes, puentes de soldadura) durante la producción.
b. Pruebas con sondas voladoras: verifica la continuidad eléctrica del 100% de las redes críticas para los diseños de alta densidad.
c.Certificaciones: ISO 9001, IATF 16949 (automotriz) y UL 94 V-0 (retardancia a la llama) ◄ que cumplen con los requisitos 5G, automotriz y aeroespacial.

Aplicaciones del mundo real de los PCB de Rogers HDI
Los PCB de Rogers HDI son indispensables para industrias donde el rendimiento de alta frecuencia y la miniaturización no son negociables.
1. 5G mmWave (28GHz/39GHz)
Necesidad: baja pérdida de señal, diseños compactos para células pequeñas, teléfonos inteligentes y sensores de IoT.
Solución Rogers: 8 capas de Rogers 4350B HDI con 2.5 mil trazas y 4 mil microvias.
Resultado: Una pequeña célula 5G que utiliza el circuito LT ′′s Rogers HDI PCB logró tasas de datos de 4Gbps y una cobertura 20% más amplia que el FR4 HDI.

2. Radar de automóviles (77 GHz)
Necesidad: estabilidad térmica (-40°C a 125°C), bajo Df y pequeño factor de forma para ADAS.
Solución de Rogers: 12 capas de Rogers 6010 HDI con 2 onzas de avión de cobre.
Resultado: Un módulo de radar EV pasó 1.000 ciclos térmicos sin degradación del rendimiento, cumpliendo con las normas ISO 26262 ASIL-B.

3Aeroespacial y Defensa (100 GHz)
Necesidad: Resistencia a la radiación, Df muy bajo y alta fiabilidad para comunicaciones por satélite y radar militar.
Solución Rogers: 16 capas Rogers 3003 HDI con acabado de superficie de oro (ENIG), 3 mil trazas y 5 mil microvias enterradas.
Resultado: Un transceptor satelital que utilizaba el circuito LT de Rogers HDI PCB mantuvo un margen de integridad de la señal del 98% a 100 GHz sobreviviendo a 100kRad de radiación ionizante (conformidad con MIL-STD-883H).El diseño también encaja en un chasis de 50 mm × 50 mm, 30% más pequeño que el anterior estándar de Rogers PCB.

4Imágenes médicas (60 GHz)
Necesidad: baja EMI, biocompatibilidad y transferencia de datos de alta velocidad para dispositivos ultrasónicos y de resonancia magnética.
Solución Rogers: 8 capas Rogers 4350B HDI con máscara de soldadura de poliamida (biocompatible) y vías ciegas de 4 milímetros.
Resultado: Una sonda ultrasónica con este PCB ofreció una resolución de 0,1 mm (frente a 0,2 mm con FR4 HDI) y cumplió con los estándares médicos ISO 13485.

Análisis costo-beneficio: ¿Por qué los PCB HDI de Rogers justifican la prima?
Los PCB de Rogers HDI cuestan 3 veces más que los HDI FR4 pero los diseñadores de alta frecuencia los eligen constantemente.A continuación se muestra un desglose de costos para un proyecto de células pequeñas 5G de 10k unidades/año:

En el caso de los proyectos de gran volumen (100 000 unidades/año), el ahorro neto crece a más de 200 000 dólares anuales.la prima de coste es irrelevante en comparación con el riesgo de fallo del IDH FR4 (ePor ejemplo, una misión de satélite de un millón de dólares frente a 50.000 dólares en PCBs de Rogers).

Consideraciones comunes de diseño para los PCB HDI de Rogers
Para maximizar el rendimiento de los PCB HDI de Rogers, siga estas mejores prácticas desarrolladas a partir de la experiencia de LT CIRCUIT con más de 1,000 proyectos de alta frecuencia:
1Selección del laminado: corresponde a la frecuencia y la potencia
a.<6GHz (WiFi 6E, RFID): Rogers 4003C (bajo costo, Dk=3.38) equilibra el rendimiento y el presupuesto.
b.6 28GHz (5G, células pequeñas): Rogers 4350B (Dk=3.48, Df=0,0037) es el estándar de la industria para las ondas mm.
c.28 100GHz (radar, satélites): Rogers 3003 (Dk = 2.94, Df=0.0012) minimiza la pérdida de señal en frecuencias ultra altas.
d. Alta potencia (EV BMS, PAs): Rogers 6010 (conductividad térmica = 1,7 W/m·K) disipa el calor mejor que otras series.

2Control de impedancia: crítico para señales de alta velocidad
a.Usar solucionadores de campo 3D (por ejemplo, ANSYS SIwave) para calcular las dimensiones de traza  Rogers  Dk bajo significa que se necesitan trazas más amplias para la impedancia de 50Ω (por ejemplo, 0,15 mm de ancho para 1 onza de cobre en 4350B, frente a 0.12 mm en el caso del FR4).
b.Agregar un margen de diseño del 10% para tener en cuenta las tolerancias de grabado (± 0,02 mm).
c. Evite las discontinuidades (curvas agudas, tapones) ◄ utilice ángulos o curvas de 45° y mantenga tapones < 0,5 mm para las señales de 28 GHz.

3Gestión térmica: Prevenir la degradación de los componentes
a. Coloque vías térmicas (0,3 mm de diámetro, llenas de cobre) cada 2 mm debajo de componentes de alta potencia (por ejemplo, 5G PA).
b.Utilice 2 oz de cobre para los aviones de potencia. El cobre más grueso propaga el calor más rápido y maneja corrientes más altas (30A vs. 15A para 1 oz).
c.Evitar los puntos de acceso térmicos grupar los componentes de alta potencia (PA, reguladores de voltaje) lejos de las vías sensibles de alta velocidad (pistas de onda mm).

4Reducción de la IME: garantizar el cumplimiento de las normas
a.Utilizar planos de tierra sólidos (≥ 90% de cobertura) en lugar de planos de red: proporcionan rutas de retorno de baja impedancia y bloquean el EMI.
b.Las secciones analógicas y digitales separadas con una barrera en el plano de tierra reducen el ruido cruzado en un 40% en diseños de señal mixta (por ejemplo, transceptores 5G con circuitos de control digital).
c. Añadir latas de blindaje EMI sobre componentes de alta frecuencia (por ejemplo, chips de onda mm de 28 GHz)  El circuito LT ofrece una integración de blindaje personalizada para los PCB Rogers HDI.

Proceso de fabricación de PCB HDI
El proceso de 8 pasos de LT CIRCUIT® garantiza una calidad y un rendimiento constantes para los PCB HDI de Rogers®, críticos para aplicaciones de alta frecuencia:

1Revisión de diseño y verificación de DFM: Los ingenieros revisan los archivos Gerber y ejecutan verificaciones de DFM (diseño para fabricación) para detectar problemas (por ejemplo, ancho de traza <2,5 milímetros, a través de espaciado <10 milímetros).
2Preparación del material: Los laminados Rogers (4350B, 6010, etc.) se cortan a medida y se secan previamente (a 80 °C durante 2 horas) para eliminar la humedad.
3Perforación con láser: los láseres UV perforan 4 ‰ 6 milímetros de microvías con una precisión de ± 1 μm sin perforar mecánicamente (lo que causa una mancha de resina).
4.Desmantelación y recubrimiento: las paredes de las microvias se limpian (solución de permanganato) y se electrolientan con cobre de 20 μm para garantizar la conductividad (tasa de llenado del 95%).
5.El grabado: el grabado con láser crea 2,5-5 mil trazas. La inspección óptica automatizada (AOI) verifica el ancho y el espaciamiento de las huellas.
6.Laminación secuencial: Las capas se unen en 2 ′′ 3 subpilas utilizando el prepreg de Rogers (por ejemplo, 4450F para 4350B) y prensado al vacío (180 °C, 400 psi).
7.Máscara de soldadura y acabado de superficie: se aplica una máscara de soldadura LPI de alta temperatura (Tg≥150°C), seguida de ENIG o plata de inmersión (según las especificaciones del cliente).
8Pruebas y control de calidad:
a. Pruebas VNA: Mide la pérdida de señal y el cruce de sonido en las frecuencias objetivo (28 GHz+).
b.Inspección por rayos X: Verificación mediante alineación del relleno y de las capas.
c. Ciclos térmicos: pruebas de fiabilidad (de -40°C a 125°C, 100 ciclos) para diseños automotrices/aeroespaciales.

Preguntas frecuentes sobre los PCB HDI de Rogers especial
P1: ¿Pueden los PCB HDI de Rogers ser flexibles?
R: Sí, LT CIRCUIT ofrece PCB Rogers HDI flexibles que utilizan laminados Rogers RO3003 o RO4350B emparejados con sustratos de poliimida.y más de 100k ciclos de flexión, ideales para dispositivos portátiles o plegables 5G.

P2: ¿Cuál es la cantidad mínima de pedido (MOQ) para los PCB Rogers HDI?
R: LT CIRCUIT no tiene un MOQ estricto. Los prototipos están disponibles en 10 unidades, con tiempos de entrega de 5 a 7 días. Para la producción de gran volumen (1k+ unidades), los tiempos de entrega son de 10 a 14 días, y los costos por unidad disminuyen en un 30%.

P3: ¿Cómo puedo validar la integridad de la señal de un PCB Rogers HDI?
R: LT CIRCUIT ofrece pruebas VNA (Vector Network Analyzer) hasta 40GHz, TDR (Time Domain Reflectometer) para mediciones de impedancia y pruebas BER para diseños digitales.También proporcionamos pruebas de cumplimiento de la versión 16 de 3GPP.

P4: ¿Son los PCB de Rogers HDI compatibles con RoHS y REACH?
R: Sí, todos los laminados Rogers utilizados por LT CIRCUIT cumplen las normas RoHS 2.0 (Directiva 2011/65/UE de la UE) y REACH (Reglamento (CE) no 1907/2006).

P5: ¿Puede LT Circuito diseñar personalizado Rogers HDI pilas?
R: Absolutamente. Nuestro equipo de ingeniería trabaja con los clientes para diseñar pilas personalizadas (4 ′′ 16 capas) adaptadas a las necesidades de frecuencia, potencia y espacio.También ofrecemos simulación 3D SI para predecir el rendimiento antes de la fabricación.

Conclusión
Los PCB HDI especiales de Rogers son la única solución viable para la electrónica de alta frecuencia, desde 5G mmWave hasta radar aeroespacial.y capacidades de miniaturización ofrecen un rendimiento que el FR4 HDI simplemente no puede igualarAunque conllevan un coste inicial más elevado, los ahorros a largo plazo derivados de una reducción de las reparaciones, una mayor fiabilidad y ingresos relacionados con el rendimiento los convierten en una inversión sensata.

Para los ingenieros y fabricantes, asociarse con un proveedor especializado como LT CIRCUIT es crítico.y la optimización SI asegura que cada PCB cumpla con estrictos estándares de alta frecuencia con 99Ya sea que esté diseñando un sensor 5G de 28 GHz o un transceptor satelital de 100 GHz, las soluciones HDI de LT CIRCUIT® de Rogers le ayudarán a desbloquear el máximo rendimiento.

A medida que la 5G se expanda, la adopción de radar EV crece, y la tecnología aeroespacial avanza, la demanda de Rogers HDI PCBs sólo aumentará.No sólo estás construyendo un producto mejor, sino que estás preparando tu diseño para los retos de alta frecuencia del mañana..