마이크로웨이브 기술 - 고주파 PCB 보드 머시닝이 임피던스 제어에 미치는 영향 및 솔루션

우리 나라는 경제 건설을 중심으로 개혁개방의 유리한 시기에 처해 있다.전자 산업의 연간 성장률은 20% 를 넘을 것이다.세계 전자 산업의 기술 혁명과 산업 구조 변화는 인쇄 회로의 발전에 새로운 기회와 도전을 가져왔다.전자설비의 소형화, 디지털화, 고주파화와 다기능화의 발전에 따라 인쇄회로는 전자설비의 전기상호련결중의 금속선으로서 전류의 류동여부의 문제일뿐만아니라 신호전송선이기도 하다.효과고주파 신호와 고속 디지털 신호를 전송하기 위한 PCB의 전기 테스트의 경우 회로의 연속성과 단락이 적합한지, 특성 임피던스 값이 정해진 적격 범위 내에 있는지도 측정해야 한다는 것이다.두 방향이 모두 합격해야만 회로판이 요구에 부합된다.

인쇄회로기판이 제공하는 회로성능은 반드시 신호전송과정에서의 반사를 방지하고 신호의 완전성을 유지하며 전송손실을 낮추고 정합저항의 역할을 발휘하여 완전하고 믿음직하며 정확하며 교란이 없고 소음이 없는 전송신호를 얻을수 있어야 한다.본고는 실천에서 자주 사용하는 표면 마이크로밴드 구조의 다층판의 특성 임피던스 제어를 토론하였다.

1. 표면 마이크로밴드선과 특성 임피던스 표면 마이크로밴드선의 특성 임피던스가 상대적으로 높고 실천에서 광범위하게 응용된다.그것의 바깥쪽은 저항을 제어하는 신호선 표면이다.그것은 절연 재료로 인접한 참조 평면과 분리된다.특성 임피던스에 대한 계산 공식은 다음과 같습니다.

a. 마이크로밴드

Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)], 여기서 W는 선폭, T는 적선의 구리 두께, H는 적선에서 참고 평면까지의 거리, Er는 PCB 재료의 개전 상수이다.0.1<(W/H)<2.0 및 1<(Er)<15일 경우 이 방정식을 적용해야 합니다.

b. 밴드 선

Z = [60/sqrt(Er)] ln{4H/[0.67 \(0.8W+T)]}. 여기서 H는 두 참조 평면 사이의 거리이고 흔적선은 두 참조 평면의 중간에 있습니다.W/H<0.35 및 T/H<0.25일 경우 이 방정식을 적용해야 합니다.

공식에서 볼 수 있듯이 특성 저항에 영향을 주는 주요 요소는 (1) 개전 상수 Er, (2) 개전 두께 H, (3) 도선 너비 W, (4) 도선 구리 두께 T이다. 따라서 특성 저항은 안감 재료(복동판 사이의 관계)와 매우 가깝다.따라서 기판 재료의 선택은 PCB 설계에서 매우 중요하다.

2. 재료의 개전 상수와 그 영향

재료의 개전 상수는 재료 제조업체가 1Mhz 주파수로 결정합니다.제조업체마다 생산되는 동일한 재료는 수지 함량에 따라 다르다.본 연구는 에폭시 유리포를 예로 들어 개전 상수와 주파수 변화 간의 관계를 연구한다.개전 상수는 주파수가 증가함에 따라 감소한다.따라서 실제 응용에서는 작업 주파수에 따라 재료의 개전 상수를 확정해야 한다.일반적으로 평균을 사용하여 요구 사항을 충족할 수 있습니다.개전 재료에서 신호의 전송 속도는 개전 상수가 증가함에 따라 감소할 것이다.따라서 높은 신호 전송 속도를 얻기 위해서는 재료의 개전 상수를 낮추는 동시에 높은 전송 속도를 얻어야 한다.고특성 저항값을 사용하고, 고특성 저항은 저개전 상수의 재료를 선택해야 한다.

3. 컨덕터 너비와 두께의 영향

컨덕터 너비는 특성의 임피던스 변화에 영향을 주는 주요 매개변수 중 하나입니다.이 그림은 표면 마이크로밴드 선을 예로 들어 임피던스 값과 컨덕터 너비 사이의 관계를 보여 줍니다.그림에서 볼 수 있듯이 컨덕터의 폭이 0.025mm 변하면 임피던스 값이 5-6옴 변합니다.실제 생산에서 신호선 표면의 임피던스를 제어하기 위해 18μm 동박을 사용할 경우 허용되는 선폭 변화 공차는 ±0.015mm다. 임피던스 변화를 제어하는 공차가 35μm 동박이면허용되는 선가중치 변화 공차는 0.025mm입니다. 생산에서 허용되는 선가중치 변화는 임피던스 값의 큰 변화를 초래한다는 것을 알 수 있습니다.너비는 디자이너가 각종 설계 요구에 따라 확정한다.그것은 도선의 적재 능력과 온도 상승의 요구를 만족시켜야 할 뿐만 아니라 필요한 임피던스 값도 얻어야 한다.따라서 제조업체는 생산 과정에서 선가중치가 설계 요구 사항에 부합하는지 확인하고 공차 범위 내에서 임피던스 요구 사항을 충족하도록 변경해야 합니다.도선의 두께도 도체에 필요한 적재 능력과 허용된 온도 상승에 따라 결정된다.생산에 사용되는 요구를 만족시키기 위해 도금층의 두께는 보통 평균 25μm이며 도선의 두께는 동박의 두께에 도금층의 두께를 더한 것과 같다.주의해야 할 점은 도금하기전에 도선표면은 반드시 청결해야 하며 잔여물이 있고 유흑을 보수해서는 안된다. 이는 도금과정에 구리가 도금되지 않아 국부도선의 두께를 개변하고 특성저항값에 영향을 미치게 된다.또한 와이어의 두께를 변경하여 임피던스 값이 변경되지 않도록 브러시를 하는 동안 주의해야 합니다.

4. 매체 두께 H의 영향

공식에서 볼 수 있듯이 특성 임피던스는 매체 두께의 자연 대수와 정비례한다.따라서 전매질의 두께가 두꺼울수록 임피던스 값이 크다는 것을 알 수 있기 때문에 전매질의 두께는 특성의 저항치에 영향을 주는 또 다른 주요 요소이다.생산 전에 이미 도선 너비와 재료의 개전 상수를 확정했기 때문에 도선 두께 공정 요구도 고정값으로 사용할 수 있기 때문에 제어층 압판 두께(개전 두께)는 생산 중의 특성 저항을 제어하는 주요 방법이다.그림에서 특성 임피던스 값과 전매질의 두께 변화 사이의 관계를 알 수 있다.그림에서 볼 수 있듯이 매체의 두께가 0.025mm 변하면 +5-8옴 임피던스 값의 상응하는 변화가 일어난다.실제 생산 과정에서 각 층의 두께에 허용되는 변화는 임피던스 값에 큰 변화를 초래할 수 있습니다.대변화.실제 생산에서 서로 다른 유형의 예침재를 절연 매체로 선택하고 예침재의 수량에 따라 절연 매체의 두께를 확정한다.표면 마이크로밴드 라인을 예로 들면 생산 과정의 그림을 참고한다.해당 작동 주파수에서 절연 재료의 개전 상수를 결정한 다음 이 공식을 사용하여 해당 임피던스 값을 계산한 다음 사용자가 제시한 컨덕터 너비 값과 임피던스 값에 따라 그래픽을 통해 해당 임피던스 두께를 찾습니다.그리고 선택한 복동층 압판과 동박의 두께에 따라 예침재의 유형과 수량을 결정한다.

그림에서 볼 수 있듯이, 같은 개전 두께와 재료 하에서 마이크로밴드 선 구조의 설계는 밴드 선 설계보다 더 높은 특성 임피던스 값을 가지고 있으며, 보통 20섬~40섬이다.따라서 마이크로밴드 구조 설계는 주로 고주파, 고속의 디지털 신호 전송에 사용된다.또한 특성 임피던스 값은 미디어 두께가 증가함에 따라 증가합니다.따라서 엄격하게 제어되는 특성 임피던스 값을 가진 고주파 회로에 대해서는 복동층 압판의 개전 두께의 오차에 대해 엄격한 요구를 해야 한다.일반적으로 복동층 압판의 개전 두께 변화는 10% 를 넘지 않는다.다중 레이어 보드의 경우 개전 두께는 여전히 프로세스입니다.다중 계층 압력 가공과 밀접한 관련이 있는 요소도 면밀히 통제해야 한다.

5 결론

실제 생산에서 도선의 너비와 두께, 절연재료의 매개전기상수와 절연매체의 두께의 미소한 변화는 모두 특성저항에 변화를 초래하게 된다.또한 특성 임피던스는 다른 생산 요소와 관련이 있기 때문에 특성 임피던스 제어 생산자는 특성 임피던스 값의 변화에 영향을 주는 요소를 이해하고 실제 생산 조건을 파악해야 한다.그리고 설계자의 요구에 따라 각 공정 매개변수를 허용된 공차 범위 내에서 변경하여 필요한 임피던스 값을 얻도록 조정합니다.