Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Die technologische Revolution und die industriellen Strukturveränderungen in der weltweiten Elektronikindustrie bieten der Entwicklung von gedruckten Schaltungen neue Chancen und Herausforderungen. Mit der Entwicklung der Miniaturisierung, Digitalisierung, Hochfrequenz und Multifunktionalisierung elektronischer Geräte sind Leiterplatten als Metalldrähte in den elektrischen Verbindungen elektronischer Geräte nicht nur eine Frage, ob Stromflüsse oder nicht, sondern dienen auch als Signalübertragungsleitungen. Wirkung.
Das heißt, für die elektrische Prüfung der zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen und Hochgeschwindigkeitssignalen verwendeten Leiterplatte muss gemessen werden, ob die Schaltungskontinuität und der Kurzschluss die Anforderungen erfüllen, aber auch ob der charakteristische Impedanzwert im vorgegebenen qualifizierten Bereich liegt. Nur wenn beide Richtungen qualifiziert sind, erfüllt die Leiterplatte die Anforderungen.
Die Schaltungsleistung, die von der Leiterplatte bereitgestellt wird, muss in der Lage sein, Reflexionen während der Signalübertragung zu verhindern, das Signal intakt zu halten, den Übertragungsverlust zu reduzieren und die Rolle der passenden Impedanz zu spielen, so dass ein vollständiges, zuverlässiges, genaues, störungsfreies und geräuschfreies Übertragungssignal erzielt werden kann. Dieser Artikel behandelt die charakteristische Impedanzregelung der in der Praxis üblich verwendeten Mehrschichtplatte der Oberflächenstruktur der Mikrostreifen.
1. Oberflächenmikrostreifenlinie und charakteristische Impedanz Die charakteristische Impedanz der Oberflächenmikrostreifenlinie ist relativ hoch und wird in der Praxis weit verbreitet. Seine äußere Schicht ist die Signalleitungsfläche, die die Impedanz steuert. Sie ist mit einem Isoliermaterial von der benachbarten Bezugsebene getrennt. Berechnung der charakteristischen Impedanz. Die Formel lautet:
a. Mikrostreifen
Z = {87/[sqrt(Er+1,41)]}ln[5,98H/(0,8W+T)] wobei W die Linienbreite ist, T die Kupferdicke der Spure ist und H die Spure zur Referenzebene Distanz ist, Er die dielektrische Konstante des PCB-Materials ist. Diese Formel muss angewendet werden, wenn 0,1<(W/H)<2,0 und 1<(Er)<15.
b. Streifen
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0,67Ï€(0,8W+T)]} wobei H der Abstand zwischen den beiden Bezugsebenen ist und die Spur sich in der Mitte der beiden Bezugsebenen befindet. Diese Formel muss angewendet werden, wenn W/H < 0,35 und T/H < 0,25
Aus der Formel ist zu erkennen, dass die wichtigsten Faktoren, die die charakteristische Impedanz beeinflussen, (1) die dielektrische Konstante Er, (2) die dielektrische Dicke, (3) die Drahtbreite W und (4) die Drahtkupferdicke sind. Daher sind die charakteristische Impedanz und das Substratmaterial (die Beziehung zwischen Kupferplaten) sehr eng, so dass die Wahl des Substratmaterials im PCB-Design sehr wichtig ist.
Hochfrequenz PCB
2. Die dielektrische Konstante des Materials und sein Einfluss
Die dielektrische Konstante des Materials wird vom Hersteller des Materials bei einer Frequenz von 1Mhz bestimmt. Das gleiche Material, das von verschiedenen Herstellern hergestellt wird, ist aufgrund des unterschiedlichen Harzgehalts unterschiedlich. Diese Studie nimmt Epoxidglastuch als Beispiel, um die Beziehung zwischen der dielektrischen Konstante und der Frequenzveränderung zu untersuchen.
Die dielektrische Konstante nimmt mit dem Anstieg der Frequenz ab. Daher sollte die dielektrische Konstante des Materials in praktischen Anwendungen entsprechend der Betriebsfrequenz bestimmt werden. Im Allgemeinen kann der Durchschnittswert verwendet werden, um die Anforderungen zu erfüllen. Die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals im dielektrischen Material wird mit der Erhöhung der dielektrischen Konstante abnehmen.
Um eine hohe Signalübertragungsgeschwindigkeit zu erzielen, muss daher die dielektrische Konstante des Materials reduziert werden und gleichzeitig eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erzielt werden. Verwenden Sie einen hohen charakteristischen Widerstandswert, und ein hoher charakteristischer Widerstandswert muss ein niedriges dielektrisches konstantes Material wählen.
3. Der Einfluss von Drahtbreite und -dicke
Die Drahtbreite ist einer der wichtigsten Parameter, die die charakteristische Impedanzänderung beeinflussen. Die Figur zeigt als Beispiel die Oberflächenmikrostreifenlinie die Beziehung zwischen dem Impedanzwert und der Drahtbreite. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass sich bei einer Änderung der Drahtbreite um 0,025mm der Impedanzwert um 5-6 Ohm ändert.
Wenn in der tatsächlichen Produktion 18μm Kupferfolie verwendet wird, um die Impedanz der Signalleitungsoberfläche zu steuern, beträgt die zulässige Drahtbreitenvarianztoleranz ± 0,015mm. Wenn die Toleranz der Steuerimpedanzveränderung 35 μm Kupferfolie beträgt, beträgt die zulässige Drahtbreitenvarianztoleranz 0,025 mm. Es ist zu erkennen, dass die zulässige Änderung der Drahtbreite in der Produktion eine große Änderung des Impedanzwertes verursachen wird. Die Breite wird vom Designer nach unterschiedlichen Konstruktionsanforderungen bestimmt. Es muss nicht nur die Anforderungen an Drahttragfähigkeit und Temperaturanstieg erfüllen, sondern auch den gewünschten Impedanzwert erhalten.
Dies erfordert, dass der Hersteller sicherstellt, dass die Leitungsbreite während der Produktion den Konstruktionsanforderungen entspricht und sie innerhalb des Toleranzbereichs ändert, um den Impedanzanforderungen gerecht zu werden. Die Dicke des Drahts wird auch entsprechend der erforderlichen Stromtragfähigkeit des Leiters und dem zulässigen Temperaturanstieg bestimmt.
Um den Anforderungen der Verwendung in der Produktion gerecht zu werden, beträgt die Dicke der Beschichtungsschicht im Durchschnitt 25 µm und die Dicke des Drahts entspricht der Dicke der Kupferfolie plus der Dicke der Beschichtungsschicht. Es ist zu beachten, dass vor der Galvanisierung die Oberfläche des Drahts sauber sein muss, und es sollten keine Rückstände und Reparaturölschwarz geben, was dazu führt, dass das Kupfer während der Galvanisierung nicht beschichtet wird, was die Dicke des lokalen Drahts verändert und den charakteristischen Impedanzwert beeinflusst. Darüber hinaus müssen Sie beim Bürsten vorsichtig sein; Ändern Sie nicht die Dicke des Drahts, da sich der Impedanzwert ändert.
4. Der Einfluss der mittleren Dicke
Aus der Formel ist zu erkennen, dass die charakteristische Impedanz proportional zum natürlichen Logarithmus der dielektrischen Dicke ist. Daher kann man sehen, dass je dicker die dielektrische Dicke, desto größer der Impedanzwert ist, so dass die dielektrische Dicke ein weiterer Hauptfaktor ist, der den charakteristischen Widerstandswert beeinflusst. Da die Drahtbreite und die dielektrische Konstante des Materials vor der Produktion bestimmt wurden, können die Drahtdickenprozessanforderungen auch als fester Wert verwendet werden, so dass die Regelung der Laminatdicke (dielektrische Dicke) die Hauptmethode zur Regelung der charakteristischen Impedanz in der Produktion ist.
Aus der Figur kann das Verhältnis zwischen dem charakteristischen Impedanzwert und der Veränderung der dielektrischen Dicke gezogen werden. Aus der Figur ist zu erkennen, dass sich bei einer Änderung der Dicke des Mediums um 0,025 mm eine entsprechende Änderung des Impedanzwertes von +5-8 Ohm bewirkt. Im eigentlichen Produktionsprozess wird sich durch die zulässige Änderung der Dicke jeder Schicht der Impedanzwert stark ändern. Große Veränderung. Bei der tatsächlichen Produktion werden als Isoliermedium verschiedene Arten von Prepregs ausgewählt und die Dicke des Isoliermediums wird entsprechend der Anzahl der Prepregs bestimmt.
Nehmen wir die Oberflächenmikrostreifenlinie als Beispiel: Siehe das Bild während des Produktionsprozesses. Bestimmen Sie die dielektrische Konstante des Isoliermaterials bei der entsprechenden Betriebsfrequenz und verwenden Sie dann die Formel, um den entsprechenden Impedanzwert zu berechnen, und dann gemäß dem Drahtbreitenwert und dem vom Benutzer vorgeschlagenen Impedanzwert finden Sie die entsprechende dielektrische Dicke durch den Graphen und dann gemäß der ausgewählten Die Dicke von Kupferbeschichtetem Laminat und Kupferfolie bestimmt die Art und Anzahl der Prepregs.
Aus der Figur ist zu erkennen, dass die Konstruktion der Mikrostreifenleitungsstruktur einen höheren charakteristischen Impedanzwert aufweist als die Streifenleitungskonstruktion unter gleicher dielektrischer Dicke und gleichem Material, in der Regel 20°-40°. Daher wird die Struktur der Mikrostreifenleitung hauptsächlich für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitssignalübertragung verwendet. Gleichzeitig steigt der charakteristische Impedanzwert mit zunehmender Mediumdicke.
Daher sollten bei Hochfrequenzschaltungen mit streng kontrollierten Eigenimpedanzwerten strenge Anforderungen an den Fehler der dielektrischen Dicke des kupferbekleideten Laminats gestellt werden. Im Allgemeinen ändert sich die dielektrische Dicke des Kupferbeschichteten Laminats nicht mehr als 10%. Für die Mehrschichtplatte ist die dielektrische Dicke noch ein Prozess. Auch Faktoren, die besonders eng mit der mehrschichtigen Laminierungsverarbeitung verbunden sind, sollten eng kontrolliert werden.
Bei der tatsächlichen Produktion wird eine leichte Änderung der Breite und Dicke des Drahts, der Dielektrikkonstante des Isoliermaterials und der Dicke des Isoliermediums dazu führen, dass sich die charakteristische Impedanz ändert.
Darüber hinaus wird die charakteristische Impedanz auch mit anderen Produktionsfaktoren verbunden sein, so dass, um die charakteristische Impedanz zu erreichen, müssen die Hersteller die Faktoren verstehen, die die Änderung des charakteristischen Impedanzwertes beeinflussen, die tatsächlichen Produktionsbedingungen beherrschen und jeden Prozessparameter entsprechend den Anforderungen des Designers anpassen, um die Änderung innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs vorzunehmen, um den gewünschten Impedanzwert zu erhalten.
