PCB材料手册

Panasonic TUC TUC SYE Panasonic
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1.1 高速材料简介‐ 材料金字塔(按DF分类)
Remark: Planning Under evaluation Qualified
PTFE High Frequency PTFE‐like Panasonic M7(N)
Tier7 PTFE、PTFE‐LIKE
Nelco Tier6 Next Generation MW4000 PTFE‐LIKE、LCP or Others Oth Nelco Panasonic M7 MW3000 Df<0.004 M6(N) MW2000 Doosan TUC Tier5 Ultra low loss DS‐7409D(VN) TU933(T3) Panasonic M6 M6(G) TUC TU872SLK(SP) TUC TU862HF ITEQ IT170GRA1 NY NY2170 NY2150 Nelco MW1000 Panasonic M4(R5725) M4S EMC EM285 EMC EM825 EM827 TUC TU883(T2) Df: 0.004‐0.008 Tier4 Very low loss
ITEQ IT158 IT180A
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为何要选用高速材料？
z 网络流量与硬件发展差距日益增大 z 网络流量在18个月内翻倍 z 服务器I/O在24个月内翻倍
提高带宽容量需求
z 40Gb/s & 100Gb/s 传输标准批准于2010年 z 早期的100Gb/s应用程序依赖于10Gb/s信号 z 尺寸、功率的改进 尺寸 功率的改进
Security level 文档密集：外部公开 ：Internal use only
材料手册 VO
2016-01-11 V0版
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目录
材料基础认证介绍
材料能力介绍
材料产地和交期
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材料基础认证介绍
1. 材料简介 1.1 高速材料介绍 1.2 高频材料介绍 2 材料基础认证 2. 2.1 电性能 2.1.1 考试板设计 2.1.2 测试项目 2.1.3 测试数据全景图 2.2 可靠性 3.2.1考试板设计 3.2.2 测试项目 3 2 3 测试数据全景图 3.2.3 3. 材料UL认证
Unit：dB/inch
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SI测试数据全景图—Next Generation
说明:黄色--样品，绿色--小批量认证，蓝色--批量 S-Supplier
Electric Property S Material yp Typical Values Dk (10GHz) 3.3 3.4 3.5 SCC实测 Df 反推Dk (10GHz) 0.0020 0.0025 0.0028 2.7 2.9 -0.175 -0.294 -0.347 SI from SCC 5GHz Suggest Gbps 10GHz 12.5GHz 25~40 25~40 25~40
3.6 3.7 3.6 3.6 3.4
0.0040 0.0055 0.0040 0.0040 0.0040 3.2 3.2 3.2
-0.273 -0.273 -0.234
-0.490 -0.469 -0.411
-0.600 -0.566 -0.494
20~25 20~25 20~25 20 25 20~25
提高每个通道的数据速率
— IEEE 802.3ba, 803.3bj Task Force 2011; OIF CEI 25G/28G
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SCC高速解决方案
Simulation & Test
Material Application
Ultra Low Loss Very Low Loss Low Loss Mid Loss Std. Loss
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2.材料基础认证 2.1 SI认证
SCC的 材料评估体系如下：
成本持平或降低
现有产品
评估新材料
热稳定/结合力/回流焊
可靠性持平或提升
新材料替代
电性能持平或提升
Dk/Df/铜箔粗糙度
未来产品
评估新材料
满足硬件部门 电性能需求 满足产品部门 可靠性要求
引入新材料
未来产品，需要电性能和可靠性均满足要求时才会引入。
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SI测试数据全景图—Low Loss (Df: 0.008‐0.014)
Electric Property Supplier Material Typical Values Typical Values Dk (10GHz) 3.8 3.8 3.5 4.0 38 3.8 Df (10GHz) 0.0070 0.0090 0.0080 0.0055 0 0070 0.0070 32 3.2 -0.317 -0.551 -0.660 SCC实测 反推Dk SI from SCC SI from SCC 5GHz -0.334 -0.359 10GHz 12.5GHz -0.599 -0.647 -0.718 -0.794 Suggest Gbps 20~25 20~25 20~25 20~25 20 25 20~25
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为何要进行SI认证？
PCIe 4.0协议 16G InfiniBand 架构25G 光纤信道 32G 400G光通道：16×32G 400G电通道：16×25G
下一代I/O接口发展
100G光通道：4×32G 100G电通道：4×25G CPPI接口 100G电通道：4×25G CAUI接口 100G电通道：4×25G BP & CC背板和铜缆 CEI 28G-MR中距 CEI 28G 28G-VSR甚短距 VSR甚短距 CEI 56G-VSR甚短距 CEI 56G-VSR2甚短距 CEI 56G-USR超短距
RO4360G2 RF-60A
RO4730 RO3001
AD600 RO3210
DF
DICLAD527
HT 1.5 Cuclad6700 NX9255 AD255
NX9260
NH9350 AD350A TC600 Ro3006 TLF-35 TC350 AD350 RF35
RF35A
RT/duriod6010LM RO3010
10Gbps
17Gbps
20+Gbps
介质材料 线宽损耗
损耗
首当其冲！
铜箔粗糙度 外层表面处理 铜厚 内层表面处理（前处理和棕化）
通道阻抗匹配
阻抗
传输线阻抗控制
10% 10%7%5% 7% 5% 短桩效应
系统设计首先关注的是介质材料。
Server & Storage
Enterprise Networking
Server
Storage
Storage Switches
10/40/100GE Switches Routers
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1.2 材料简介—高频材料
N9320-13RF
ห้องสมุดไป่ตู้
N9300-13RF AD320 RO4003C RF35A TLA-6 RO2929 NX9300 NH9300 CLTE NX9320 AD300C ZYF220D TLY-5 RT/duriod5880 TLY-5A DICLAD880 AD250 FASTRISE TSM-30 AD255A TLX-9 TLX-8 LCAM-B NY9217 TLX-6 TSM-DS3 TLX-7 RT/duriod6002 CLTE-XT Ro3003 CLTE-AT RF-30 RO3203 AD300A TLC-32 RO4003C NH9350 AD350A
DK
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高频材料应用
Renewable energy
Telecom Base Station
A t Automobile bil electron l t
High frequency materials pp application
LED
7%
Satellite Microwave
9
Aerospace
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High‐speed Materials for 25Gbps+Applications
1OZ Cu 2116*2 2116 2 Prepreg 1OZ Cu 2116*2 core 1OZ Cu
Trace Length：85 mm Cal Method：TRL Trace Width：8~12 mil Copper：RTF
(10GHz)
Dk
(10GHz)
Df
SCC实测 反推Dk
SI from SCC 5GHz 10GHz 12.5GHz
Suggest Gbps
Panasonic Panasonic Doosan Nelco Nelco
M6N M7 DS-7409D(V)N MW2000 MW3000
3.4 3.6 3.2 3.4 3.9
High Speed
SY S7439 SY S1150G SY S1000 S1000‐2M
Df: 0.008‐0.014 Tier3 low loss Df: 0.014‐0.02 Tier2 Mid loss HF FR‐4 Df>0.02 Tier1 Std
4
SYE
S1000 S1141 FR4 S1000H S1155 S1000‐2M S1190
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实验板设计
D C
E D
B E A
AEnd-LaunchSMA头表层测试区（单端/差分/10cm/20cm） BMolex连接头的TRL校准测试区（单端/差分/10cm/20cm） CSET2DIL科邦测试区（4inch/SE2Diff/100Ω） DIBMSPP科邦测试区（单端/差分/3cm/10cm） E探针测试区（单端/差分/10cm/20cm） 13
Back Drilling
高速系统
Embedded Capacitor
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高速材料应用场景
Wireline & Wireless Networks
Core Routers
Optical Transport Network
Base Station
Wireless Backhaul Network
Via Coupling Capacitor N1 Connector N2 Stub Transmission Line
Impedance Control
Line Width Line Height Insulation Thickness High Hi hP Precision ii Impedance Stack-up Simulation Dk/ Dk /Df TDR Test
0.0040 0.0030 0.0040 0.0040 0.0040 3.1 -0.234 -0.411 -0.494
25~40 25~40 20~40 20~25 25~40
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SI测试数据全景图—Very Low Loss (Df: 0.004‐0.008)
Panasonic TUC Nelco
M7N TU933(T3) MW4000
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SI测试数据全景图—Ultra Low Loss （Df＜0.004）
Electric Property Electric Property S Material Typical Values
Electric Property S Material Typical Values
(10GHz)
Dk
(10GHz)
Df
SCC实测 反推Dk
SI from SCC 5GHz 10GHz 12.5GHz
Suggest Gbps
Panasonic TUC Panasonic Nelco
M6 TU883(T2) M6(G) MW1000
CEI 25G-LR长距 CEI 28G-SR短距
2008
2010
2012
2014
2016
2009
2011
2013
2015
100G/400G光通道和甚短距信号传输需求，对材料电性能的要求越来越高。
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系统设计面临的挑战
100M1Gbps
3Gbps
5Gbps