Forum: Platinen 4-Lagen HF Platinen im Pool


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von Bonf (Gast)


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Hi alle,

2-Lagen HF Platinen gibt's ja inzwischen bei LeitOn im Pool (wenn auch 
etwas teuer).
Hat jemand schon einen Hersteller gefunden der 4-Lagen im Pool fertigt?

Anforderungen:
- Digital >12Gb/s
- Analog >10GHz
- 4-Lagen

Grüße,
Marc

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Eurocircuits wirbt beim RF-Pool mit sowohl 2 als auch 4 Lagen.

von Georg (Gast)


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Bonf schrieb:
> HF Platinen gibt's ja inzwischen bei LeitOn

Was genau verstehst du denn unter HF-Platinen? Es gibt unzählige 
HF-Schaltungen auf stinknormalem FR4. Ansonsten ist das eine Frage des 
Layouts und nicht der Herstellung. Also was möchtest du da an besonderen 
Spezifikationen?

Als es noch Antennenverstärker fürs Fernsehen gab waren die meistens aus 
Pertinax (Hartpapier).

Georg

von Bonf (Gast)


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@Jörg

VIELEN DANK! Genau das habe ich gesucht




@Georg
Pertinax gibt es immer noch, ist auch bei Frequenzen <1GHz kein Problem, 
aber ich brauche ja wie gesagt >10GHz. Auch höhere Frequenzen sind kein 
Problem wenn man alle Leitungen extrem kurz halten kann. Sobald man aber 
eine größere Platine hat bei der man viele HF ICs verbinden muss die bei 
>10GHz laufen kann man nicht alle Leitungen extrem kurz halten...


Marc

von Georg (Gast)


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Bonf schrieb:
> Pertinax gibt es immer noch, ist auch bei Frequenzen <1GHz kein Problem,
> aber ich brauche ja wie gesagt >10GHz

Ich wollte dir ja auch nicht Pertinax empfehlen, war nur ein Beispiel. 
Aber die Frage ist weiterhin, muss es was anders sein als FR4, da sind 
Daten bis 10 GHz spezifiziert.

Du kannst natürlich spezielles HF-Material bestellen, von Isola FR4HF 
bis Teflon, aber das wird halt teuer bis sehr sehr teuer. Das kann man 
so oder so halten, entweder auf Nummer sicher gehen und Geld spielt 
keine Rolle, oder ausprobieren ob es mit "normalem" Material 
funktioniert (was ich tun würde, hängt natürlich von der Stückzahl ab). 
Die Lagenzahl hat wenig damit zu tun, eine echte HF-Schaltung wird 
2lagig eher nicht möglich sein.

Georg

von Bonf (Gast)


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Georg schrieb:
> Ich wollte dir ja auch nicht Pertinax empfehlen, war nur ein Beispiel.
> Aber die Frage ist weiterhin, muss es was anders sein als FR4, da sind
> Daten bis 10 GHz spezifiziert.

FR4 ist üblicherweise nur bis 7GHz spezifiziert, und wenn doch hat es 
grob gesagt bei 10GHz 1dB Verlust pro Zoll. Das ist ok wenn Du direkt 
vom Ausgangspin deines LNA auf den Steckverbinder gehen kannst, aber es 
gibt ja noch kompliziertere Schaltungen als das. Und da ist es halt 
nervig wenn man nach 7,5cm nur noch die Hälfte des Signals hat.

Ich finde es auch nicht schlimm 100-200 Euro für eine Platine 
auszugeben, da die Bauteile die drauf sind meistens auch >500 Euro 
kosten. Aber wenn man sich einen HF Nutzen bei einem 
Leiterplattenhersteller machen läßt kostet das halt in der Regel 
deutlich mehr als 1000 Euro.

von Christian B. (luckyfu)


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Bei den Frequenzen bist du eigentlich automatisch bei Rogers Material. 
Ich weiss nicht, welcher Pool Hersteller da was anbietet. 4 Lagig wird's 
nochmal schwieriger, weil das Material sich nicht gut Verkleben lässt. 
Die KSG macht(e zumindest vor >10 Jahren) sowas, ist aber kein Pool 
Fertiger. Schnell können die trotzdem, nur ist es vermutlich nicht so 
günstig.

von Michael (Gast)


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Guten Morgen,

ich finde das Thema sehr interessant und habe einfach mal nach einem 
Datenblatt von einem FR4-Material gegoogelt.

http://physics.bu.edu/~jmott/files/g-2/TrkElectronics/PartsList/Feedthru/Board%20-%20370HR_Data_Sheet1.pdf
Anbei findet ihr auch ein Bild davon.

Hier sind die für Df und Dk nur bis 5GHZ. Heißt das das Material kann 
nur bis 5GHz bei längeren Leiterbahnen verwendet werden?

MFG
Michael

von Christian B. (luckyfu)


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Michael schrieb:
> Hier sind die für Df und Dk nur bis 5GHZ. Heißt das das Material kann
> nur bis 5GHz bei längeren Leiterbahnen verwendet werden?

nein, das heisst, dass das Material bis 5GHz spezifiziert ist. Was 
darüber passiert muss man ausprobieren. Das ist aber bei FR4 nicht ganz 
so simpel. Denn durch die Kett- und Schussfadenlage ändert sich ggf. die 
Impedanz. Man muss also auch dies beim Routen mit beachten. (Im 
simpelsten Fall routet man solche Leitungen möglichst nur 45° zur 
Leiterplattenausrichtung, damit sich die Effekte aufheben.) Im 
Schlimmsten Fall ziehst du ein diff pair so über die Platine, dass eine 
Leitung auf einem Kettfaden verläuft und die andere genau daneben im 
reinen Harzbereich. Das allein sorgt für unterschiedliche Impedanzen, 
was dann wiederum für Störungen sorgt die auf jeder Platine anders sind 
(Da die Gewebe auf jeder Platine etwas anders liegen können, je nachdem, 
wo die Platine im Fertigernutzen lag). Rogersmaterial hat diese 
Unzulänglichkeiten nicht in dem Maße, da es überall Keramisch gefüllt 
ist. Deshalb nimmt man das dann für Platinen höherer Frequenzen, auch 
wenn das Epsilon relativ schlechter ist als beim FR4. (Die 
Signalausbreitungsgeschwindigkeit ist auf Rogers geringer als auf FR4)

: Bearbeitet durch User
von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Vor allem gibt es nicht "das FR4". Es gibt ein Dutzend 
Laminathersteller, die unterschiedliche Produkte dieser Kategorie 
fertigen. Und die HF-Eigenschaften hängen nicht nur vom Laminat ab, 
sondern auch von dessen Verarbeitung.

Wenn es wirklich auf die Details der dielektrischen Eigenschaften 
ankommt, dann hat man bei HF-Anwendungen auf FR4 Herstellerbindung, und 
der Leiterplattenlieferant muss Änderungen in seinem Prozess anzeigen 
und genehmigen lassen. Kannst Du vergessen bei Poolfertigern und bei 
Projekten, wo nur alle paar Monate mal ein Fertigungslos bestellt wird.


Bei den Rogers-Materialien hast Du den Vorteil, dass hier bei der 
Bestellung genau bekannt ist welches Material verwendet wird. Damit sind 
die Eigenschaften auch dann reproduzierbar, wenn die Serie bei einem 
anderen Hersteller gefertigt wird als der Prototyp.

von Cyblord -. (cyblord)


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Soul E. schrieb:
> Wenn es wirklich auf die Details der dielektrischen Eigenschaften
> ankommt, dann hat man bei HF-Anwendungen auf FR4 Herstellerbindung, und
> der Leiterplattenlieferant muss Änderungen in seinem Prozess anzeigen
> und genehmigen lassen. Kannst Du vergessen bei Poolfertigern und bei
> Projekten, wo nur alle paar Monate mal ein Fertigungslos bestellt wird.

Schon bei Nicht-HF PCBs wird bei uns ein Lagenaufbau und dessen 
Eigenschaften mit dem Hersteller abgestimmt und vertraglich festgelegt. 
Im prof. Umfeld eher die Regel als die Ausnahme. Für Hobby und Pool aber 
nicht denkbar.

von Christian B. (luckyfu)


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Du kannst auch im Pool einen Lagenaufbau definieren. Sofern die das 
umsetzen können ist das kein großes Problem. Die Prüfung der Machbarkeit 
kostet halt einen Aufbpreis, die "unspezifizierten" Platinen welche 
sonst im Pool schwimmen werden dann genommen um den Nutzen voll zu 
machen, wenn das mit den 3 50x50 Mustern nicht gelingt. Spezialmaterial 
wie Rogers wirst du aber nicht im Pool finden, dessen Verarbeitung, 
insbesondere als ML Mit Rogers Prepreg (man kann auch FR4 Prepreg nehmen 
um 2 Rogers Laminate zu verpressen) ist alles andere als einfach. 
Deshalb finden sich da nur wenige am Markt die das sicher beherrschen.

von Georg (Gast)


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Christian B. schrieb:
> man kann auch FR4 Prepreg nehmen
> um 2 Rogers Laminate zu verpressen

Dann hat man ein halbes HF-Laminat - das sehe ich als Murks. Es ist 
übrigens auch schlecht zu berechnen wenn man Material mixt. Die meisten 
Tools gehen von einheitlichem Material aus.

Georg

von Christian B. (luckyfu)


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Georg schrieb:
> Dann hat man ein halbes HF-Laminat - das sehe ich als Murks

Man kann sogar einen unsymetrischen Aufbau machen, ein Rogers Laminat 
und darunter eine FR4 Platte. Das ist dann sinnvoll, wenn man nur auf 
einer Lage die entsprechenden Eigenschaften benötigt und die anderen 
günstiger sein sollen. Tatsächlich kannst du es als Murks sehen, nach 
meiner persönlichen Erfahrung war das Mischlaminat dennoch das, was die 
meissten Kunden bestellt haben, wenn sie nicht nur mit 2 lagigem Rogers 
auskamen. Gerade weil es sehr teures Material ist überlegt man es sich 
halt 2mal ob auch die komplette Platine daraus hergestellt werden muss 
oder nicht doch eine Lage reicht.

von Georg (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Gerade weil es sehr teures Material ist überlegt man es sich
> halt 2mal ob auch die komplette Platine daraus hergestellt werden muss
> oder nicht doch eine Lage reicht.

Eine Aussenlage Rogers und darauf Microstrip ist ok, wenn man damit 
auskommt, aber wie berechnest du die Impedanz einer Stripline mit FR4 
auf der einen und Rogers auf der anderen Seite? Abgesehen davon dass 
dann der Vorteil auch nur halb so gross ist.

Georg

von Christian B. (luckyfu)


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Ganz prinzipiell ist die 2. Lage des Rogers Materials sowieso eine 
Plane, es ist halt die Bezugsfläche zur anderen Lage. D.h. pro Rogers 
Laminat kannst du sowieso nur eine Strip Line Lage haben. Nun, wie 
berechnet man das. Ich würde sagen mit Polar. Ich hab schon einige Zeit 
nicht mehr damit gearbeitet, bin mir aber recht sicher, dass man dort 
für jede Schicht im Aufbau ein entsprechendes E r angeben kann. 
Nochzumal das Material hinter einer Plane vollkommen irrelevant ist für 
die Impedanzberechnung.
Das führt uns zum Klassiker: 4 Lagen ML. 2 Aussenlaminate Rogers und 
beide Verbunden mit einem FR4 Prepreg. Die Striplines sind auf den 
Außenlagen, die I1 und I2 sind Planes. Zwischen den Planes kann man 
durchaus FR4 haben, das stört nicht. Die Eigenschaften, für die man 
Rogers brauch hat man dann auf den Außenlagen. Wie ich schon schrieb, 
meiner Erfahrung nach ist das der Aufbau, welcher am häufigsten gebaut 
wurde, jedenfalls als ich noch die Fertigung derartiger Platinen geplant 
habe. Ist nun allerdings schon ein paar Monde her. Platinen komplett mit 
Rogers Prepreg gab es, aber die waren sehr selten. So selten, das wir 
das Prepreg dafür idR nicht vorrätig hatten, da Prepreg nicht unbegrenzt 
Lagerbar ist musste das für derartige Aufträge immer erst beschafft 
werden, Entsprechend ging so etwas nicht als Expressbestellung.

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Christian B. schrieb:
> D.h. pro Rogers
> Laminat kannst du sowieso nur eine Strip Line Lage haben

Eine Stripline hat aber GND auf beiden Seiten?? Oder verwechselst du das 
mit Microstrip?

Die Frage bleibt, wie berechnest du die Impedanz wenn die Leitung 
einerseits mit Rogers und auf der anderen Seite mit FR4 umgeben ist. 
Dass eine Stripline die elektrischen Felder nur auf der Rogers-Seite 
aufbaut kannst du ja nicht einfach per Befehl bestimmen, das regelt die 
Physik. Es dürfte bei unterschiedlichem Isolationsmaterial schon von 
vornherein schwierig sein überhaupt zu berechnen wie sich die Felder zu 
den beiden GND-Planes ausbilden. Die meisten Tools lassen nur die Angabe 
eines einheitlichen Er zu, meines Wissens könnte das was du sagst nur 
mit einem Field Solver möglich sein, z.B. von IBM.

Georg

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Georg schrieb:

> Die Frage bleibt, wie berechnest du die Impedanz wenn die Leitung
> einerseits mit Rogers und auf der anderen Seite mit FR4 umgeben ist.

Üblicherweise hast Du oben die HF-Lage mit der Stripline, dann Rogers, 
dann die Massefläche, dann den FR4 Core. Natürlich bildet sich auch 
unterhalb der Massefläche ein Feld aus, die ist kein idealer Leiter. 
Praktisch kann man das aber vernachlässigen.

> (...) Die meisten Tools lassen nur die Angabe
> eines einheitlichen Er zu, meines Wissens könnte das was du sagst nur
> mit einem Field Solver möglich sein, z.B. von IBM.

Für die Rechnung nimmst Du das Er zwischen Stripline und Masse. 
Unterhalb der Masselage wird vernachlässigt.

von Georg (Gast)


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Soul E. schrieb:
> Üblicherweise hast Du oben die HF-Lage mit der Stripline

Du verstehst nicht: was du beschreibst ist keine Stripline sondern 
Microstrip. Schau dir mal deine Software an, da gibt es beide 
Möglichkeiten zur Wahl: Microstrip an der Platinenoberfläche mit GND 
darunter, Stripline als Innenlage zwischen 2 GND-Planes.

Siehe Bildschirmausschnitt.

Georg

von Christian B. (luckyfu)


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Gut dann eben Microstrip, wenns dich Glücklich macht. Polar, was ich 
oben schon als Tool erwähnte, ist ein Field Solver, nur dafür gemacht. 
Allerdings nicht ganz günstig, deshalb haben das auch nur Firmen, die 
das wirklich brauchen, wie eben größere LP Fertiger z.B. welche auch 
Rogers verarbeiten können.
Aber selbst Saturn kann mit unterschiedlichen Er rechnen. Es verbietet 
dir ja niemand, den LSL als FR4 anzusehen. Allerdings sollte dann 
tunlichst keine Plane mehr kommen. Das ist bei Saturn nicht vorgesehen. 
Aber wie ich schon sagte, es gibt Software die das kann, oder zumindest 
in meiner Erinnerung. Ich hab schon seit über 12 Jahren nicht mehr damit 
gearbeitet.

Allerdings ist beides rein theoretischer Natur, denn bei GHz Signalen 
gibt es weder Stripline noch Microstrips, da sehen die Strukturen dann 
vollkommen anders aus, das sind dann Treppen aus Leiterzugstücken die 
keine Verbindung zueinander haben oder Kreissegmente die aus einer 
Leiterbahn wachsen, sowas in der Art. Mit dem reinen DC Verständnis 
eines Stromkreises kommt man da nicht mehr weiter.

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