Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Impedanzfaktoren, die Leiterplatte und Gegenmaßnahmen beeinflussen
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Impedanzfaktoren, die Leiterplatte und Gegenmaßnahmen beeinflussen

Impedanzfaktoren, die Leiterplatte und Gegenmaßnahmen beeinflussen

2022-06-08
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Author:pcb

Die jährliche Wachstumsrate der Elektronikindustrie wird 20%überschreiten, und die Leiterplatte Industrie wird auch mit dem Trend der gesamten Elektronikindustrie wachsen. Und mehr als 20% Wachstumsrate. Die technologische Revolution und die industriellen Strukturveränderungen in der weltweiten Elektronikindustrie bringen neue Chancen und Herausforderungen für die Entwicklung von Leiterplatten. Leiterplatten entwickeln sich mit Miniaturisierung, Digitalisierung, Hochfrequenz, und Multifunktionalität elektronischer Geräte. Da die elektrischen Verbindungen in elektronischen Geräten Metalldrähte in PCB bilden, es ist nicht nur eine Frage des Stromflusses oder nicht. Stattdessen, fungiert als Signalübertragungsleitung. Das heißt:, Elektrische Prüfung von Leiterplatten zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen und digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen. Es ist nicht nur notwendig zu messen, ob die, Aus, and short circuit of the circuit (or network) meets the requirements, aber auch, ob der charakteristische Impedanzwert innerhalb des spezifizierten qualifizierten Bereichs liegt. Nur wenn diese beiden Richtungen qualifiziert sind, ob die Leiterplatte den Anforderungen entspricht. Die von der Leiterplatte bereitgestellte Schaltungsleistung muss Reflexionen während der Signalübertragung verhindern können, das Signal intakt halten, Verringerung der Übertragungsverluste, und spielen die Rolle der passenden Impedanz, so dass eine vollständige, zuverlässig, störungsfrei, Es kann ein rauschfreies Übertragungssignal erhalten werden. In diesem Beitrag wird das Problem der charakteristischen Impedanzsteuerung der Oberflächenmikrostreifen-Linienstruktur-Mehrschichtplatte diskutiert, die in der Praxis häufig verwendet wird..

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1. Oberflächenmikrostreifenlinie und charakteristische Impedanz

Die charakteristische Impedanz der Oberflächenmikrostreifenlinie ist hoch und in der Praxis weit verbreitet. Seine äußere Schicht ist die Signalleitungsoberfläche mit kontrollierter Impedanz, und sie wird von der benachbarten Referenzfläche durch Isoliermaterialien getrennt.

Für die Oberflächenmikrostreifenlinienstruktur lautet die Formel zur Berechnung der charakteristischen Impedanz:

Z0=87/SQRT(εr+1.41)à t ln[(5.98h)/(0.8w+t)]

Z0: Charakteristische Impedanz des gedruckten Drahtes:

εr: Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials:

h: Die Dicke des Mediums zwischen dem gedruckten Draht und der Bezugsebene:

w: Breite des bedruckten Drahtes:

t: Dicke des bedruckten Drahtes.


2. Die dielektrische Konstante des Materials und sein Einfluss

Die Dielektrizitätskonstante des Materials wird vom Hersteller des Materials mit einer Frequenz von 1 MHz bestimmt. Das gleiche Material, das von verschiedenen Herstellern produziert wird, unterscheidet sich aufgrund seines unterschiedlichen Harzgehalts. In dieser Studie wurde der Zusammenhang zwischen der Dielektrizitätskonstante und der Frequenzänderung am Beispiel von Epoxidglasgewebe untersucht. Die dielektrische Konstante nimmt mit zunehmender Frequenz ab, so dass in praktischen Anwendungen die dielektrische Konstante des Materials entsprechend der Betriebsfrequenz bestimmt werden sollte. Im Allgemeinen kann der Durchschnittswert verwendet werden, um die Anforderungen zu erfüllen, und die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals im dielektrischen Material nimmt mit dem Anstieg der dielektrischen Konstante ab. Um eine hohe Signalübertragungsgeschwindigkeit zu erhalten, muss daher die Dielektrizitätskonstante des Materials reduziert werden, und gleichzeitig muss ein hoher charakteristischer Widerstand verwendet werden, um eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit zu erhalten, und ein niedriges dielektrizitätskonstantes Material muss für eine hohe charakteristische Impedanz ausgewählt werden.



3. Der Einfluss der Drahtbreite und -dicke

Drahtbreite ist einer der wichtigsten Parameter, die die Variation der charakteristischen Impedanz beeinflussen. Wenn sich die Drahtbreite um 0.025mm ändert, ist die entsprechende Änderung im Impedanzwert 5~6Ω. In der tatsächlichen Produktion, wenn 18um Kupferfolie für die Signalleitungsoberfläche der Steuerimpedanz verwendet wird, ist die zulässige Variationstoleranz der Drahtbreite ±0.015mm. Wenn die Toleranz der Steuerimpedanz-Variation 35um Kupferfolie ist, ist die zulässige Toleranz der Drahtbreite Variation ±0.003 mm. Es kann gesehen werden, dass die Variation der Drahtbreite in der Produktion den Impedanzwert stark ändern wird. Die Breite des Drahtes wird vom Designer entsprechend verschiedenen Designanforderungen bestimmt. Es muss nicht nur die Anforderungen an die Stromtragfähigkeit und den Temperaturanstieg des Drahtes erfüllen, sondern erhält auch den gewünschten Impedanzwert. Hierfür muss der Hersteller sicherstellen, dass die Linienbreite den Konstruktionsanforderungen entspricht und sich 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, beträgt die Dicke der Beschichtung im Allgemeinen 25um im Durchschnitt. Die Drahtdicke ist gleich der Kupferfoliendicke plus der Überzugsdicke. Es sollte beachtet werden, dass die Oberfläche des Drahtes vor dem Galvanisieren sauber sein sollte, und es sollte keine Rückstände und Trimmöl schwarz sein, damit das Kupfer während der Galvanik nicht plattiert wird, was die Dicke des lokalen Drahtes ändert und den charakteristischen Impedanzwert beeinflusst. Darüber hinaus müssen Sie beim Bürsten der Platine vorsichtig sein, die Dicke des Drahtes nicht zu ändern und den Impedanzwert zu ändern.


4. Einfluss der dielektrischen Dicke (h)

Aus der Formel (1) kann man sehen, dass die charakteristische Impedanz Z0 proportional zum natürlichen Logarithmus der dielektrischen Dicke ist, so dass man sehen kann, dass je dicker die dielektrische Dicke, desto größer die Z0, so dass die dielektrische Dicke ein weiterer Hauptfaktor ist, der den charakteristischen Widerstandswert beeinflusst. Da die Drahtbreite und die Dielektrizitätskonstante des Materials vor der Produktion bestimmt wurden, können die Anforderungen des Drahtdickenprozesses auch als fester Wert verwendet werden, so dass die Steuerung der Laminatdicke (dielektrische Dicke) das Hauptmittel ist, um die charakteristische Impedanz in der Produktion zu steuern. Die Beziehung zwischen dem charakteristischen Impedanzwert und der Änderung der Dicke des Mediums wird erhalten. Wenn sich die Dicke des Mediums um 0,025mm ändert, verursacht dies eine entsprechende Änderung des Impedanzwertes von +5 bis 8Ω. Im eigentlichen Produktionsprozess führt die zulässige Variation der Dicke jeder Schicht des Laminats zu einer großen Änderung des Impedanzwertes. In der tatsächlichen Produktion werden verschiedene Arten von Prepregs als Isoliermedium ausgewählt, und die Dicke des Isoliermediums wird anhand der Anzahl der Prepregs bestimmt. Nehmen Sie die Oberflächenmikrostreifenlinie als Beispiel, bestimmen Sie die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials mit der entsprechenden Betriebsfrequenz, verwenden Sie dann die Formel, um die entsprechende Z0 zu berechnen, und finden Sie dann die entsprechende dielektrische Dicke entsprechend dem Drahtbreitenwert und dem vom Benutzer vorgeschlagenen berechneten Wert Z0 heraus. Anschließend bestimmen Sie die Art und Anzahl der Prepregs entsprechend der Dicke des ausgewählten kupferbeschichteten Laminats und der Kupferfolie.


Der Effekt der dielektrischen Dicke verschiedener Strukturen auf Z0

Verglichen mit dem Streifendesign hat das Design der Mikrostreifenlinienstruktur einen höheren charakteristischen Impedanzwert unter der gleichen dielektrischen Dicke und dem gleichen Material, das im Allgemeinen 20-40Ω größer ist. Daher wird das Design der Mikrostreifenlinienstruktur hauptsächlich für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-digitale Signalübertragung verwendet. Gleichzeitig steigt der charakteristische Impedanzwert mit der Zunahme der dielektrischen Dicke an. Daher sollten für Hochfrequenzleitungen mit streng kontrollierten charakteristischen Impedanzwerten strenge Anforderungen an den Fehler der dielektrischen Dicke des kupferplattierten Laminats gestellt werden. Generell sollte die Änderung der dielektrischen Dicke 10%. Bei Mehrschichtplatten ist die Dicke des Mediums auch ein Verarbeitungsfaktor, insbesondere wenn sie eng mit dem Mehrschichtlaminierungsprozess verbunden ist, daher sollte sie auch eng kontrolliert werden.


5. Schlussfolgerung

In der tatsächlichen Produktion, leichte Veränderungen in der Breite und Dicke des Drahtes, die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials, und die Dicke des Isoliermediums bewirkt, dass sich der charakteristische Impedanzwert ändert, und der charakteristische Impedanzwert wird auch mit anderen Produktionsfaktoren in Verbindung gebracht. Daher, um die Regelung der charakteristischen Impedanz zu realisieren, Der Hersteller muss die Faktoren verstehen, die die Änderung des charakteristischen Impedanzwertes beeinflussen, die tatsächlichen Produktionsbedingungen beherrschen, und passen Sie die verschiedenen Prozessparameter entsprechend den Anforderungen des Designers an, um die Änderung innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs vorzunehmen. Um den gewünschten Impedanzwert auf dem Leiterplatte.