PCB-Neuigkeiten - Der Einfluss der Leiterplattenbearbeitung auf die Impedanzsteuerung

Unser Land ist in einer günstigen Situation mit wirtschaftlichem Aufbau als Zentrum und Reform und Öffnung. Die jährliche Wachstumsrate der Elektronikindustrie wird 20%. Die technologische Revolution und der industrielle Strukturwandel in der weltweiten Elektronikindustrie bringen neue Chancen und Herausforderungen an die Entwicklung von Leiterplatten. Mit der Entwicklung der Miniaturisierung, Digitalisierung, Hochfrequenz und Multifunktion elektronischer Geräte, gedruckte Schaltungen, als Metalldrähte in elektrischen Verbindungen in elektronischen Geräten, sind nicht nur eine Frage, ob Strom fließt oder nicht, sondern dienen auch als Signalübertragungsleitungen. Wirkung. Das heißt, für den elektrischen Test der Leiterplatte, die für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen und digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen verwendet wird, ist es notwendig, nicht nur zu messen, ob die Schaltungskontinuität und der Kurzschluss die Anforderungen erfüllen, sondern auch zu messen, ob der charakteristische Impedanzwert innerhalb des angegebenen qualifizierten Bereichs liegt. Nur wenn beide Richtungen qualifiziert sind, erfüllt die Platine die Anforderungen.

Die von der Leiterplatte bereitgestellte Schaltungsleistung muss in der Lage sein, Reflexionen während der Signalübertragung zu verhindern, das Signal intakt zu halten, Übertragungsverluste zu reduzieren und die Rolle der passenden Impedanz zu spielen, so dass ein vollständiges, zuverlässiges, genaues, störungsfreies und rauschfreies Übertragungssignal erhalten werden kann. In diesem Artikel wird die charakteristische Impedanzsteuerung der in der Praxis üblichen Mehrschichtplatte der Oberflächenmikrostreifenstruktur diskutiert.

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 Signalleitungsoberfläche, die die Impedanz steuert. Es ist von der benachbarten Bezugsebene durch Isoliermaterialien getrennt. Die Berechnung der charakteristischen Impedanz Die Formel ist:

a. Microstrip
Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]wobei W die Linienbreite ist, T ist die Kupferdicke der Spur, und H ist die Spur zur Bezugsebene Entfernung, Er ist die dielektrische Konstante des Leiterplattenmaterials. Diese Formel ist anzuwenden, wenn 0.1<(W/H)<2.0 and 1<(Er)<15.

b. stripline
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(0.8W+T)]} wobei H der Abstand zwischen den beiden Bezugsebenen ist, und die Spur befindet sich in der Mitte der beiden Bezugsebenen. Diese Formel ist anzuwenden, wenn W/H<0.35 und T/H<0.25

Aus der Formel kann ersichtlich werden, dass die Hauptfaktoren, die die charakteristische Impedanz beeinflussen, (1) dielektrische Konstante Er, (2) dielektrische Dicke H, (3) Drahtbreite W und (4) Drahtkupferstärke T. Daher, die charakteristische Impedanz und das Substratmaterial sind, Daher ist die Wahl des Substratmaterials sehr wichtig in PCB-Design.

Dies ist eine Einführung in die Auswirkungen von Leiterplatte Verarbeitung von Impedanzsteuerungen und Lösungen. IPCB wird auch für Leiterplattenhersteller und Leiterplattenherstellungstechnologie.

2. Die dielektrische Konstante des Materials und sein Einfluss
Die Dielektrizitätskonstante des Materials wird vom Hersteller des Materials mit einer Frequenz von 1Mhz bestimmt. Das gleiche Material, das von verschiedenen Herstellern produziert wird, ist aufgrund des unterschiedlichen Harzgehalts unterschiedlich. Diese Studie nimmt Epoxidglasgewebe als Beispiel, um den Zusammenhang zwischen der Dielektrizitätskonstante und der Frequenzänderung zu untersuchen. Die dielektrische Konstante nimmt mit zunehmender Frequenz ab. Daher, Die Dielektrizitätskonstante des Materials sollte in praktischen Anwendungen entsprechend der Betriebsfrequenz bestimmt werden. Allgemein, Der Durchschnittswert kann verwendet werden, um die Anforderungen zu erfüllen. Die Signalübertragungsgeschwindigkeit im dielektrischen Material nimmt mit dem Anstieg der dielektrischen Konstante ab. Daher, um eine hohe Signalübertragungsgeschwindigkeit zu erhalten, Die Dielektrizitätskonstante des Materials muss reduziert werden, und gleichzeitig, eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit muss erreicht werden. Verwenden Sie einen hohen Kennwiderstandswert, und hoher Kennwiderstandswert müssen niedriges dielektrisches Konstantmaterial wählen.

Der Einfluss von Drahtbreite und -dicke
Die Drahtbreite ist einer der wichtigsten Parameter, die die charakteristische Impedanzänderung beeinflussen. Die Abbildung verwendet die Oberflächenmikrostreifenlinie als Beispiel, um die Beziehung zwischen Impedanzwert und Drahtbreite zu veranschaulichen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass wenn sich die Drahtbreite um 0 ändert.025mm, Der Impedanzwert ändert sich um 5-6 Ohms. In der tatsächlichen Produktion, wenn 18μm Kupferfolie verwendet wird, um die Impedanz der Signalleitungsoberfläche zu steuern, die zulässige Toleranz der Drahtbreite Variation Es ist ±0.015mm. Wenn die Toleranz der Regelimpedanzänderung 35μm Kupferfolie ist, die zulässige Toleranz der Drahtbreite Variation ist 0.025mm. Es kann gesehen werden, dass die zulässige Drahtbreitenänderung in der Produktion eine große Änderung des Impedanzwertes verursacht. Die Breite wird vom Designer entsprechend einer Vielzahl von Designanforderungen bestimmt. Es muss nicht nur die Anforderungen der Drahttragfähigkeit und des Temperaturanstiegs erfüllen, aber auch den gewünschten Impedanzwert erhalten. Dies erfordert, dass der Hersteller sicherstellt, dass die Linienbreite während der Produktion den Konstruktionsanforderungen entspricht und sie innerhalb des Toleranzbereichs ändert, um die Impedanzanforderungen zu erfüllen. Die Dicke des Drahtes wird auch entsprechend der erforderlichen Stromtragfähigkeit des Leiters und dem zulässigen Temperaturanstieg bestimmt. Um die Anforderungen des Einsatzes in der Produktion zu erfüllen, Die Dicke der Beschichtungsschicht beträgt im Durchschnitt 25μm, und die Dicke des Drahtes ist gleich der Dicke der Kupferfolie plus der Dicke der Überzugsschicht. Es ist zu beachten, dass vor der Galvanisierung, die Oberfläche des Drahtes muss sauber sein, und es sollte keine Rückstände und Reparaturöl schwarz sein, was dazu führt, dass das Kupfer während der Galvanisierung nicht plattiert wird, die Dicke des lokalen Drahtes ändert und den charakteristischen Impedanzwert beeinflusst. Darüber hinaus, Sie müssen beim Bürsten vorsichtig sein, und ändern Sie nicht die Dicke des Drahtes als Ergebnis, was zu einer Änderung des Impedanzwertes führt.

Der Einfluss von mittlerer Dicke H
Aus der Formel ist ersichtlich, dass die charakteristische Impedanz proportional zum natürlichen Logarithmus der dielektrischen Dicke ist. Daher, Es ist zu sehen, dass je dicker die dielektrische Dicke, je größer der Impedanzwert, So ist die dielektrische Dicke ein weiterer Hauptfaktor, der den charakteristischen Widerstandswert beeinflusst. Weil die Drahtbreite und die Dielektrizitätskonstante des Materials vor der Produktion bestimmt wurden, Die Anforderungen des Drahtdickenprozesses können auch als fester Wert verwendet werden, so controlling the laminate thickness (dielectric thickness) is the main method to control the characteristic impedance in production. Aus der Abbildung, Der Zusammenhang zwischen dem charakteristischen Impedanzwert und der Änderung der dielektrischen Dicke kann gezeichnet werden. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass, wenn sich die Dicke des Mediums um 0 ändert.025mm, it will cause a corresponding change in the impedance value of +5-8 ohms. Im eigentlichen Produktionsprozess, Die zulässige Änderung der Dicke jeder Schicht bewirkt, dass sich der Impedanzwert stark ändert. Große Veränderung. In der tatsächlichen Produktion, Verschiedene Arten von Prepregs werden als Isoliermedium ausgewählt, und die Dicke des Isoliermediums wird nach der Anzahl der Prepregs bestimmt. Nehmen Sie als Beispiel die Oberflächenmikrostreifenlinie: beziehen Sie sich während des Produktionsprozesses auf das Bild. Bestimmung der Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials bei entsprechender Betriebsfrequenz, und dann die Formel verwenden, um den entsprechenden Impedanzwert zu berechnen, und dann entsprechend dem Drahtbreitenwert und dem vom Benutzer vorgeschlagenen Impedanzwert, Finden Sie die entsprechende dielektrische Dicke durch die Grafik, Die Dicke von kupferbeschichtetem Laminat und Kupferfolie bestimmt die Art und Anzahl der Prepregs.

Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das Design der Mikrostreifenlinienstruktur einen höheren charakteristischen Impedanzwert als das Streifendesign unter der gleichen dielektrischen Dicke und dem gleichen Material aufweist, im Allgemeinen 20Ω-40Ω. Daher wird das Mikrostreifen-Linienstrukturdesign hauptsächlich für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-digitale Signalübertragung verwendet. Gleichzeitig steigt der charakteristische Impedanzwert mit zunehmender Dicke des Mediums. Daher sollten für Hochfrequenzschaltungen mit streng kontrollierten charakteristischen Impedanzwerten strenge Anforderungen an den Fehler der dielektrischen Dicke des kupferplattierten Laminats gestellt werden. Im Allgemeinen ändert sich die dielektrische Dicke des kupferplattierten Laminats nicht mehr als 10%. Bei der Mehrschichtplatte ist die dielektrische Dicke immer noch ein Prozess. Auch Faktoren, die besonders eng mit der Mehrschichtlaminierung zusammenhängen, sollten genau kontrolliert werden.\

Schlussfolgerung

In actual production, eine leichte Änderung der Breite und Dicke des Drahtes, die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials, und die Dicke des Isoliermediums bewirkt, dass sich die charakteristische Impedanz ändert. Darüber hinaus, die charakteristische Impedanz wird auch mit anderen Produktionsfaktoren in Verbindung gebracht, Um die charakteristische Impedanz zu erreichen, müssen Steuerhersteller die Faktoren verstehen, die die Änderung des charakteristischen Impedanzwertes beeinflussen, die tatsächlichen Produktionsbedingungen beherrschen, und passen Sie jeden Prozessparameter entsprechend den Anforderungen des Designers an, um die Änderung innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs vorzunehmen, um den gewünschten Impedanzwert zu erhalten.