PCB-Neuigkeiten - Der Einfluss der Leiterplattentechnologie auf die Impedanzsteuerung und ihre Lösungen

China befindet sich in einer guten Situation der Reform und Öffnung im Zentrum des wirtschaftlichen Aufbaus. Die jährliche Wachstumsrate der Elektronikindustrie wird 20%überschreiten, und die Abhängigkeit der Leiterplatte Industrie auf der gesamten Elektronikindustrie wird 20%. Die technologische Revolution der weltweiten Elektronikindustrie und Veränderungen in der Industriestruktur haben neue Chancen und Herausforderungen für die Entwicklung von Leiterplatten gebracht. Mit der Entwicklung der Miniaturisierung, Digitalisierung, Hochfrequenz und Multifunktionalisierung elektronischer Geräte, gedruckte Schaltungen, als die Metalldrähte in der elektrischen Verbindung von elektronischen Geräten, sind nicht nur ein aktuelles Problem, aber auch eine Signalübertragungsleitung. Das heißt:, Durchführung elektrischer Tests von Hochfrequenzsignalen und digitalen Hochgeschwindigkeitssignalübertragungen auf der Leiterplatte, Es ist nicht nur notwendig zu messen, ob der Ein- und Kurzschluss der Schaltung den Anforderungen entspricht, aber auch zu messen, ob der charakteristische Impedanzwert innerhalb des spezifizierten qualifizierten Bereichs liegt. Nur wenn diese beiden Richtungen qualifiziert sind, die Leiterplatte die Anforderungen erfüllen können.

Die Schaltungsleistung durch die Leiterplatte muss sicherstellen können, dass es keine Reflexion im Signalübertragungsprozess gibt, Wahrung der Integrität des Signals, Verringerung der Übertragungsverluste, und spielen die Rolle der passenden Impedanz, um eine vollständige, zuverlässig, genau, und rauschfreies Übertragungssignal. Dieser Artikel diskutiert die charakteristische Impedanzsteuerung der Oberflächenmikrostreifenstruktur Mehrschichtige Platine.

1. Oberflächenmikrostreifenlinie und charakteristische Impedanz

Die Oberflächenmikrostreifenlinie hat eine hohe charakteristische Impedanz und ist in der Praxis weit verbreitet. Seine äußere Schicht ist die Signalleitungsebene, die die Impedanz steuert. Es wird von der benachbarten Bezugsebene durch Isoliermaterial getrennt

A. Mikrostreifen

Z={87/[sqrt(ER+1.41)]}ln[5.98h/(0.8W+T)], wobei W die Linienbreite ist, T die Dicke des Kupferbleches, h ist der Abstand von der Linie zur Bezugsebene und ER ist die dielektrische Konstante des Leiterplattenmaterials. Diese Formel kann nur angewendet werden, wenn 0.1<(w/h)<2.0 und 1<(ER)<15.

B Streifenlinie

Z=[60/Sqt(ER)] Ln {4H/(0.67π(0.8W+T)}}}, wobei H der Abstand zwischen den beiden Bezugsebenen ist und die Linie in der Mitte der beiden Bezugsebenen liegt. Diese Formel nur geeignet für w/h<0,35 und T/h<0,25

Aus der Formel kann ersichtlich werden, dass die Hauptfaktoren, die die charakteristische Impedanz beeinflussen, (1) die dielektrische Konstante Er, (2) die dielektrische Dicke h, (3) die Linienbreite W und (4) die Kupferdicke T sind. Daher ist die charakteristische Impedanz eng mit dem Substratmaterial (kupferplattiertes Laminat) verwandt, so dass die Wahl des Substratmaterials im PCB-Design sehr wichtig ist.

2. Die dielektrische Konstante des Materials und sein Einfluss

Die dielektrische Konstante des Materials wird vom Materialhersteller bestimmt, und die Frequenz beträgt 1MHz. Das gleiche Material, das von verschiedenen Herstellern hergestellt wird, unterscheidet sich aufgrund seines unterschiedlichen Harzgehalts. Am Beispiel von Epoxidglasgewebe wurde der Zusammenhang zwischen dielektrischer Konstante und Frequenzänderung 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. Unter normalen Umständen kann der Durchschnittswert die Anforderungen erfüllen. Die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals im dielektrischen Material nimmt mit dem Anstieg der dielektrischen Konstante ab. Um eine höhere Signalübertragungsgeschwindigkeit zu erhalten, muss daher die Dielektrizitätskonstante des Materials reduziert werden, und der hohe Kennwiderstand muss verwendet werden, um eine höhere Übertragung zu erhalten. Schnelligkeit.

3. Der Einfluss der Drahtbreite und -dicke

Die Linienbreite ist einer der wichtigsten Parameter, die die charakteristische Impedanzänderung beeinflussen. Am Beispiel der Oberflächenmikrostreifenlinie wird der Zusammenhang zwischen Impedanzwert und Linienbreite erläutert. Es kann von der Abbildung gesehen werden, dass, wenn sich die Drahtbreite um 0.025mm ändert, der Impedanzwert um 5-6 Ohms ändert. In der tatsächlichen Produktion, wenn 18 Ohms verwendet wird, um die Impedanz μ der Signalleitungsebene zu steuern, ist die Toleranz der Leiterbreitenänderung ±0.015mm, wenn die Toleranz der Impedanzänderung 35μ ist, kann gesehen werden, dass die zulässige Änderung der Leiterbreite in der Produktion zu Impedanz Große Änderung im Wert führt. Die Drahtbreite wird vom Konstrukteur entsprechend verschiedenen Designanforderungen bestimmt. Es ist notwendig, die Stromtragfähigkeit und Temperaturanstiegsanforderungen des Drahtes zu erfüllen, aber auch den erwarteten Impedanzwert zu erreichen. Dies setzt voraus, dass der Hersteller während der Produktion sicherstellen muss, dass die Linienbreite 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 Drahtes und dem zulässigen Temperaturanstieg bestimmt. In der Produktion, um die Anforderungen des Einsatzes zu erfüllen, beträgt die durchschnittliche Dicke der Beschichtung 25μm. Die Dicke des Drahtes ist gleich der Dicke der Kupferfolie plus der Dicke der Beschichtung. Es sollte beachtet werden, dass vor dem Galvanisieren die Oberfläche des Drahtes sauber gehalten werden sollte und es keine Rückstände und Ölschwarz auf der Reparaturplatte geben sollte. Infolgedessen wird Kupfer während des Galvanikprozesses nicht galvanisiert, und die Dicke des lokalen Leiters ändert sich, wodurch sich der charakteristische Impedanzwert auswirkt. Achten Sie außerdem beim Bürsten der Platine darauf, die Dicke des Drahtes nicht zu ändern, um Änderungen des Impedanzwertes zu verursachen.

4. Der Einfluss der mittleren Dicke H

Aus der Formel ist ersichtlich, dass die charakteristische Impedanz proportional zum natürlichen Logarithmus der dielektrischen Dicke ist. Je dicker das Dielektrikum, desto größer der Impedanzwert. Daher ist die Dicke des Dielektrikums ein weiterer wichtiger Faktor, der den charakteristischen Widerstandswert beeinflusst. Da die Linienbreite und dielektrische Konstante des Materials vor der Produktion bestimmt wurden, können die Prozessanforderungen für die Liniendicke auch als fester Wert verwendet werden, so dass die Steuerung der Dicke des Laminats (dielektrische Dicke) das Hauptmittel ist, um die charakteristische Impedanz in der Produktion zu steuern. Die Beziehung zwischen dem charakteristischen Impedanzwert und der Änderung in der Dicke des Mediums kann aus der Abbildung gewonnen werden. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass, wenn sich die Dicke des Mediums um 0,025mm ändert, der Impedanzwert um +5-8 ohms ändert. Im eigentlichen Produktionsprozess verursacht die Änderung der zulässigen Dicke jeder Schicht eine große 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: Im Produktionsprozess können Sie sich auf das Diagramm beziehen, um die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials mit der entsprechenden Betriebsfrequenz zu bestimmen und dann die Formel verwenden, um den entsprechenden Impedanzwert zu berechnen. Entsprechend dem Linienbreitenwert des Benutzers und dem berechneten Impedanzwert, finden Sie die entsprechende mittlere Dicke durch das Diagramm und bestimmen Sie dann den Typ und die Menge des Prepregs entsprechend der Dicke des kupferplattierten Laminats und der Kupferfolie.

Es kann aus der Abbildung gesehen werden, dass, wenn die dielektrische Dicke und das Material gleich sind, das Design der Mikrostreifenlinienstruktur einen höheren charakteristischen Impedanzwert als die Streifenlinienstruktur hat, im Allgemeinen 20Ω-40Ω. Daher wird die Mikrostreifenstruktur hauptsächlich für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-digitale Signalübertragung verwendet. Gleichzeitig nimmt die charakteristische Impedanz mit zunehmender Dicke des Mediums zu. Daher werden bei Hochfrequenzschaltungen mit streng kontrollierten Kennimpedanzwerten strenge Anforderungen an den dielektrischen Dickenfehler des kupferplattierten Laminats gestellt. Generell ändert sich die Dicke des Mediums nicht mehr als 10%. Bei Mehrschichtplatten ist die Dicke des Mediums immer noch ein Verarbeitungsfaktor, besonders eng mit dem Mehrschichtlaminierungsprozess verbunden, so dass es streng kontrolliert werden muss.

5. Schlussfolgerung

In der tatsächlichen Produktion, 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, Der charakteristische Impedanzwert hängt auch mit anderen Produktionsfaktoren zusammen. Daher, zur Steuerung der charakteristischen Impedanz, die Leiterplattenherstellermüssen die Faktoren verstehen, die die Änderung des charakteristischen Impedanzwertes entsprechend den Anforderungen des Konstrukteurs beeinflussen, die tatsächlichen Produktionsbedingungen beherrschen, und passen Sie die Prozessparameter innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs an, um den erforderlichen Impedanzwert zu erhalten.