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Fattori di impedenza che influenzano la scheda PCB e le contromisure
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Fattori di impedenza che influenzano la scheda PCB e le contromisure

2022-06-08
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Author:pcb

Il tasso di crescita annuale dell'industria elettronica supererà il 20%, e il Scheda PCB Anche l'industria aumenterà con il trend dell'intera industria elettronica. E più di un tasso di crescita del 20%. La rivoluzione tecnologica e i cambiamenti strutturali industriali nell'industria elettronica mondiale stanno portando nuove opportunità e sfide allo sviluppo dei circuiti stampati. I circuiti stampati si sviluppano con miniaturizzazione, digitalizzazione, alta frequenza, e multifunzionalità delle apparecchiature elettroniche. Come le interconnessioni elettriche in dispositivi elettronici - fili metallici in PCB, non è solo una questione di flusso di corrente o no. Invece, funge da linea di trasmissione del segnale. Vale a dire, prove elettriche di PCB per la trasmissione di segnali ad alta frequenza e segnali digitali ad alta velocità. Non è solo necessario misurare se il, off, e cortocircuito del circuito (o della rete) soddisfa i requisiti, ma anche se il valore dell'impedenza caratteristica rientra nell'intervallo qualificato specificato. Solo quando queste due direzioni sono qualificate, è il cartone stampato soddisfa i requisiti. Le prestazioni del circuito fornite dal circuito stampato devono essere in grado di impedire la riflessione durante la trasmissione del segnale, mantenere intatto il segnale, ridurre le perdite di trasmissione, e svolgere il ruolo di corrispondenza impedenza in modo che un completo, affidabile, senza interferenze, È possibile ottenere un segnale di trasmissione senza rumore. Questo articolo discute il problema del controllo caratteristico dell'impedenza del bordo multistrato della struttura della linea microstrip di superficie comunemente usato nella pratica.

Scheda PCB

1. Linea microstrip di superficie e impedenza caratteristica

L'impedenza caratteristica della linea di microstrip superficiale è alta e ampiamente utilizzata nella pratica. Il suo strato esterno è la superficie della linea di segnale di impedenza controllata ed è separato dalla superficie di riferimento adiacente dai materiali isolanti.

Per la struttura della linea microstrip superficiale, la formula per calcolare l'impedenza caratteristica è:

Z0=87/SQRT(εr+1,41)×ln[(5,98h)/(0,8w+t)]

Z0: Impedenza caratteristica del filo stampato:

εr: Costante dielettrica del materiale isolante:

h: Lo spessore del mezzo tra il filo stampato e il piano di riferimento:

w: larghezza del filo stampato:

t: Spessore del filo stampato.


2. La costante dielettrica del materiale e la sua influenza

La costante dielettrica del materiale è determinata dal produttore del materiale misurato ad una frequenza di 1 MHz. Lo stesso materiale prodotto da diversi produttori è diverso per il suo diverso contenuto di resina. In questo studio, la relazione tra la costante dielettrica e il cambiamento di frequenza è stata studiata prendendo come esempio un panno di vetro epossidico. La costante dielettrica diminuisce man mano che aumenta la frequenza, quindi nelle applicazioni pratiche, la costante dielettrica del materiale dovrebbe essere determinata in base alla frequenza operativa. Generalmente, il valore medio può essere utilizzato per soddisfare i requisiti e la velocità di trasmissione del segnale nel materiale dielettrico diminuirà con l'aumento della costante dielettrica. Pertanto, per ottenere un'elevata velocità di trasmissione del segnale, la costante dielettrica del materiale deve essere ridotta e, allo stesso tempo, deve essere utilizzata un'elevata resistenza caratteristica per ottenere una velocità di trasmissione elevata e deve essere selezionato un materiale costante dielettrico basso per un'impedenza caratteristica elevata.



3. L'influenza della larghezza e dello spessore del filo

La larghezza del filo è uno dei parametri principali che influenzano la variazione dell'impedenza caratteristica. Quando la larghezza del filo cambia di 0,025mm, la variazione corrispondente nel valore di impedenza sarà 5~6Ω. Nella produzione effettiva, se il foglio di rame 18um è utilizzato per la superficie della linea di segnale dell'impedenza di controllo, la tolleranza di variazione ammissibile della larghezza del filo è ±0.015mm. Se la tolleranza di variazione dell'impedenza di controllo è foglio di rame 35um, la tolleranza di variazione della larghezza del filo ammissibile è ±0,003 mm. Si può vedere che la variazione della larghezza del filo consentita nella produzione causerà il valore di impedenza a cambiare notevolmente. La larghezza del filo è determinata dal progettista in base ai vari requisiti di progettazione. Non solo deve soddisfare i requisiti della capacità di carico corrente e dell'aumento della temperatura del filo, ma ottiene anche il valore di impedenza desiderato. Ciò richiede al fabbricante di garantire che la larghezza della linea soddisfi i requisiti di progettazione e modifiche all'interno del range di tolleranza per soddisfare i requisiti di impedenza. Lo spessore del filo è determinato anche in base alla capacità di carico di corrente richiesta del conduttore e all'aumento di temperatura ammissibile. Per soddisfare i requisiti di utilizzo in produzione, lo spessore del rivestimento è generalmente 25um in media. Lo spessore del filo è uguale allo spessore della lamina di rame più lo spessore della placcatura. Va notato che la superficie del filo dovrebbe essere pulita prima della galvanizzazione e non ci dovrebbero essere residui e olio di taglio nero in modo che il rame non sia placcato durante la galvanizzazione, il che cambierà lo spessore del filo locale e influenzerà il valore di impedenza caratteristico. Inoltre, nel processo di spazzolatura della scheda, è necessario fare attenzione a non cambiare lo spessore del filo e causare il cambiamento del valore di impedenza.


4. Influenza dello spessore dielettrico (h)

Si può vedere dalla formula (1) che l'impedenza caratteristica Z0 è proporzionale al logaritmo naturale dello spessore dielettrico, quindi si può vedere che più spesso è lo spessore dielettrico, maggiore è lo Z0, quindi lo spessore dielettrico è un altro fattore principale che influisce sul valore di resistenza caratteristica. Poiché la larghezza del filo e la costante dielettrica del materiale sono state determinate prima della produzione, i requisiti del processo di spessore del filo possono anche essere utilizzati come valore fisso, quindi controllare lo spessore del laminato (spessore dielettrico) è il mezzo principale per controllare l'impedenza caratteristica nella produzione. Si ottiene la relazione tra il valore caratteristico dell'impedenza e la variazione dello spessore del mezzo. Quando lo spessore del mezzo cambia di 0,025mm, causerà una variazione corrispondente nel valore di impedenza da +5 a 8Ω. Nel processo di produzione effettivo, la variazione consentita nello spessore di ogni strato del laminato comporterà una grande modifica del valore di impedenza. Nella produzione effettiva, diversi tipi di prepreg sono selezionati come mezzo isolante e lo spessore del mezzo isolante è determinato in base al numero di prepreg. Prendiamo ad esempio la linea di microstrappo superficiale, determinare la costante dielettrica del materiale isolante alla frequenza di funzionamento corrispondente, quindi utilizzare la formula per calcolare lo Z0 corrispondente, e quindi scoprire lo spessore dielettrico corrispondente secondo il valore di larghezza del filo e il valore calcolato Z0 proposto dall'utente. e quindi determinare il tipo e il numero di prepreg in base allo spessore del laminato rivestito di rame selezionato e del foglio di rame.


L'effetto dello spessore dielettrico di diverse strutture su Z0

Rispetto al disegno a stripline, il disegno della struttura della linea microstrip ha un valore di impedenza caratteristica più elevato sotto lo stesso spessore dielettrico e materiale, che è generalmente 20-40Ω più grande. Pertanto, la progettazione della struttura della linea microstrip è principalmente utilizzata per la trasmissione del segnale digitale ad alta frequenza e ad alta velocità. Allo stesso tempo, il valore di impedenza caratteristica aumenterà con l'aumento dello spessore dielettrico. Pertanto, per le linee ad alta frequenza con valori di impedenza caratteristica rigorosamente controllati, devono essere imposti requisiti rigorosi sull'errore dello spessore dielettrico del laminato rivestito di rame. In generale, il cambiamento nello spessore dielettrico non dovrebbe superare il 10%. Per le schede multistrato, lo spessore del supporto è anche un fattore di elaborazione, soprattutto quando è strettamente correlato al processo di laminazione multistrato, quindi dovrebbe anche essere strettamente controllato.


5. Conclusionee

Nella produzione effettiva, lievi variazioni nella larghezza e nello spessore del filo, la costante dielettrica del materiale isolante, e lo spessore del mezzo isolante causerà la variazione del valore di impedenza caratteristico, e il valore di impedenza caratteristica sarà correlato anche ad altri fattori di produzione. Pertanto, per realizzare il controllo dell'impedenza caratteristica, il fabbricante deve comprendere i fattori che influenzano la variazione del valore di impedenza caratteristica, padroneggiare le condizioni effettive di produzione, e regolare i vari parametri di processo secondo i requisiti del progettista per effettuare la modifica all'interno dell'intervallo di tolleranza ammissibile. Per ottenere il valore di impedenza desiderato sul Scheda PCB.