Fabrication de PCB de précision, PCB haute fréquence, PCB haute vitesse, PCB standard, PCB multicouches et assemblage de PCB.
L'usine de services personnalisés PCB & PCBA la plus fiable.
Technologie PCB
Profondeur de la peau dans les PCB et son interaction avec le traitement de surface final
Technologie PCB
Profondeur de la peau dans les PCB et son interaction avec le traitement de surface final

Profondeur de la peau dans les PCB et son interaction avec le traitement de surface final

2021-08-22
View:275
Author:Aure

The skin depth in PCB and its interaction with the final surface treatment

Skin depth usually refers to the depth of the conductor in the radio frequency Carte de circuit RF Position actuelle. Imagine that by observing the cross-section of a circular wire, Vous pouvez voir où le courant traverse la section transversale. If the current is provided by the battery of direct current (DC), the current density is uniformly distributed across the cross section of the wire, La densité de courant est la même partout dans la zone du conducteur.

If you change the current source to sinusoidal alternating current, Vous trouverez que la densité de courant à l'extérieur du fil est supérieure à la densité de courant au milieu du fil. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, Vous remarquerez qu'à certains points au milieu de la section transversale du fil, no current flows, and most of the current will be concentrated on the outer edge of the conductor (the outer surface of the conductor). This is the basic concept of skin depth.

La formule suivante nous aidera à comprendre quels facteurs sont liés à la profondeur de la peau. La profondeur épidermique (Ä°) est simplement définie comme suit:

ð = (1/(π*f*µ*σ))0.5 (Formula 1)

Où: Τ est le rapport de circonférence, qui est une constante fixe, F est la fréquence, ¼ est la Perméabilité magnétique, Τ 131; est la conductivité électrique.

On estime que la plupart des gens sont un peu confus quand ils voient cette formule pour la première fois. Mais en fait, cette formule est facile à comprendre. La valeur du symbole "¼" dans la formule est liée au magnétisme du métal, tandis que la valeur relative du cuivre est d'environ 1, de sorte que la Perméabilité magnétique du cuivre n'a aucun effet sur la formule. La valeur du symbole « ƒ » dans la formule est liée à la conductivité électrique du métal. Le cuivre est l'un des métaux les plus conducteurs (haute conductivité).

Profondeur de la peau dans les PCB et son interaction avec le traitement de surface final

From Formula 1, Vous pouvez facilement voir la relation entre la profondeur de la peau et diverses variables. For example: as the frequency "f" increases (higher frequency), La profondeur de l'épiderme "Ä°" diminuera. The same is true: if you use a metal with a lower conductivity "σ", La profondeur de la peau augmente, which is what happens when certain types of final surface treatments are applied to the PCB conductor.

Profondeur de la peau et son interaction avec la finition finale

Une méthode spéciale de traitement de surface couramment utilisée dans l'industrie est le nickel - or chimique (enig). L'influence de l'enig est liée à l'effet de bord du conducteur. Au bord du conducteur qui entre en contact avec le substrat, il y aura naturellement une densité de courant plus élevée, et la différence de conductivité du métal de bord entraînera une différence de performance RF. Selon les techniques de traitement de l'enig, on suppose que l'épaisseur de la peau est très épaisse à très basse fréquence et que la conductivité des bords des conducteurs est une conductivité Composite composée de cuivre, de nickel et d'or. Avec l'augmentation de la fréquence, la conductivité Composite sera déterminée par le nickel - or. À très haute fréquence, la conductivité n'est reliée qu'au revêtement d'or.

Pour vous donner une idée de la conductivité électrique des différents m étaux, nous avons donné les valeurs en 107s / M pour plusieurs métaux communs, soit 5,8 pour le cuivre, 1,5 pour le nickel et 4,5 pour l'or. En fait, ces valeurs ne s'appliquent qu'aux métaux purs. Dans les circuits réels, les métaux utilisés pour le traitement des PCB sont généralement des alliages dont la conductivité électrique est légèrement différente, mais ce sont de bonnes valeurs de référence. Comme on peut le voir, la conductivité électrique du nickel est d'environ 1 / 4 de celle du cuivre, de sorte qu'il s'agit également d'une épée à double tranchant pour résoudre les problèmes de radiofréquence. Une conductivité électrique plus faible entraînera une plus grande perte d'insertion et augmentera également la profondeur de la peau, ce qui signifie que le courant RF traverse le métal avec une plus grande perte.

L'enig a également un autre problème, celui des problèmes potentiels liés au "magnétisme". La perméabilité relative (¼) du nickel pur est très élevée (environ 500), mais le nickel utilisé dans enig est un alliage dont la valeur d'¼ est inférieure à celle du nickel pur, mais qui reste très élevée. À mesure que l'Î ¼ augmente, la profondeur de l'épiderme diminue, comme le montre la formule de la profondeur de l'épiderme. Il s'agit d'un facteur de compensation de la faible conductivité du nickel. Il y a aussi des pertes magnétiques liées aux métaux. Le Nickel a en effet une perte magnétique plus élevée que le cuivre. Cela ressemble à une perte diélectrique. La perte diélectrique est liée au facteur de perte (DF), tandis que la perte magnétique est similaire à celle du métal.

Voici des exemples pratiques d'ingénierie liés à l'enig et à la profondeur de la peau. A customer told us that when they tested the performance of multiple Circuits imprimés Même conception, Ils ont constaté que les pertes RF de ces circuits étaient très différentes. This is basically a change between different circuits. The results further found that the operating frequency of these circuits is 800MHz (0.8 GHz), C'est une fréquence intéressante car elle concerne la profondeur de la peau associée à l'enig.

At this frequency, La profondeur épidermique du cuivre est d'environ 2.3 microns (approximately 92 microinches), Et ENI, it is slightly thicker. Affecté par de nombreux facteurs, ENIG's nickel layer can range from 50-250 microinches. Dans des conditions normales, ENIG's circuit-to-circuit changes are not so extreme, Cependant, l'épaisseur normale du nickel de l'enig varie pour de nombreuses raisons..

Les résultats montrent que l'épaisseur du nickel a un certain effet sur la profondeur de la peau dans une plage d'épaisseur appropriée, ce qui est la raison pour laquelle la conductivité composite du cuivre, du nickel et de l'or change avec l'épaisseur du nickel. À 800 MHz, le changement d'épaisseur du nickel a un effet significatif sur la profondeur de la peau et la perte d'insertion associée. Toutefois, si la profondeur de la peau est d'environ 17 micropouces lorsqu'elle est appliquée à la fréquence de 24 GHz, le conducteur métallique composite n'affecte pas les performances du circuit, car le métal Composite enig ne se compose que d'environ 8 micropouces d'or, le reste étant du nickel. Enfin, bien sûr, ce n'est qu'un exemple de l'influence de l'enig sur la perte d'insertion au bord du conducteur.