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La situación de reforma y apertura de China centrada en la construcción económica es buena. La tasa de crecimiento anual del sector electrónico superará el 20%, y la Dependencia del sector de placas de circuito impreso del sector electrónico en su conjunto superará el 20%. La revolución tecnológica y los cambios en la estructura industrial de la industria electrónica mundial han traído nuevas oportunidades y desafíos al desarrollo de circuitos impresos. Con el desarrollo de la miniaturización, digitalización, alta frecuencia y versatilidad de los equipos electrónicos, los circuitos impresos, como alambre metálico en la interconexión eléctrica de los equipos electrónicos, no solo son un problema de corriente, sino también una línea de transmisión de señal. Es decir, las pruebas eléctricas de transmisión de señales de alta frecuencia y señales digitales de alta velocidad en el PCB no solo deben medir si el circuito está conectado y cortocircuito de acuerdo con los requisitos, sino también si el valor de resistencia característica está dentro del rango calificado prescrito. Solo si estas dos direcciones están calificadas, la placa de circuito puede cumplir con los requisitos.
El rendimiento del circuito proporcionado por la placa de circuito impreso debe ser capaz de garantizar que no haya reflexión durante la transmisión de la señal, mantener la integridad de la señal, reducir la pérdida de transmisión y desempeñar un papel de resistencia de coincidencia, obteniendo así una señal de transmisión completa, confiable, precisa y sin ruido. En este trabajo se discute el control de resistencia característica de las placas multicapa con estructura de MICROSTRIP superficial.
1. líneas de MICROSTRIP superficiales e impedancias características
Las líneas de MICROSTRIP superficiales tienen una alta resistencia característica y se han utilizado ampliamente en la práctica. Su capa exterior es el plano de la línea de señal que controla la resistencia. Separado de los planos de referencia adyacentes por material aislante
A. MICROSTRIP
Z = (...) z = (...) 87 / [qrt (er + 1,41)))) LN [5.98h / (0,8w + t]), en el que W es el ancho de línea, t es el grosor de la lámina de cobre, H es la distancia entre la línea y el plano de referencia, y ER es la constante dieléctrica del material de pcb. Esta fórmula solo se aplica en los casos de 0,1 < 0 (w / w) < 2,0 y 1 < Er > 15.
Línea de banda B
Z = [60 / sqt (er)] ln 4H / (0,67 \ (0,8w + t) ', en el que H es la distancia entre los dos planos de referencia y la línea está en medio de los dos planos de referencia. Esta fórmula solo se aplica a W / H < 0,35 y T / H < 0,25
Como se puede ver en la fórmula, los principales factores que influyen en la resistencia característica son (1) la constante dieléctrica er, (2) el espesor dieléctrico h, (3) el ancho de línea W y (4) el espesor de cobre T. por lo tanto, la resistencia característica está estrechamente relacionada con el material del sustrato (laminado recubierto de cobre), por lo que la selección del material del sustrato es muy importante en el diseño del pcb.
2. constante dieléctrica del material y sus efectos
La constante dieléctrica del material está determinada por el fabricante del material, con una frecuencia de 1 mhz. Los mismos materiales producidos por diferentes fabricantes varían según su contenido de resina. Tomando como ejemplo la tela de vidrio epoxidada, se estudió la relación entre la constante dieléctrica y el cambio de frecuencia. La constante dieléctrica disminuye con el aumento de la frecuencia, por lo que en aplicaciones prácticas, la constante dieléctrica del material debe determinarse en función de la frecuencia de trabajo. En circunstancias normales, la media puede cumplir con los requisitos. La velocidad de transmisión de la señal en el material dieléctrico disminuirá a medida que aumente la constante dieléctrica. Por lo tanto, para obtener una mayor velocidad de transmisión de señal, es necesario reducir la constante dieléctrica del material y se debe utilizar una resistencia característica alta para obtener una mayor transmisión. Velocidad
3. efectos del ancho y espesor del alambre
El ancho de línea es uno de los principales parámetros que afectan el cambio de la resistencia característica. Tomando como ejemplo la línea de MICROSTRIP superficial, se explica la relación entre el valor de resistencia y el ancho de la línea. Como se puede ver en la imagen, cuando el ancho del cable cambia 0025 mm, el valor de resistencia cambiará 5 - 6 ohms. En la producción real, si se utilizan 18 ohms para controlar la resistencia del plano de la línea de señal, la tolerancia a la variación del ancho del conductor es de ± 0015 mm, y si la tolerancia a la variación de la resistencia es de 35, se puede ver que la variación permitida del ancho del conductor en la producción dará lugar a Una gran variación en el valor de la resistencia. El ancho del cable es determinado por el diseñador de acuerdo con varios requisitos de diseño. No sólo es necesario cumplir con los requisitos de capacidad de carga de corriente y aumento de temperatura del cable, sino también alcanzar el valor de Resistencia esperado. Esto requiere que el fabricante se asegure durante la producción de que el ancho de la línea cumple con los requisitos de diseño y realice cambios dentro de las tolerancia para cumplir con los requisitos de resistencia. El grosor del cable también se determina en función de la capacidad de carga de corriente requerida por el cable y el aumento de temperatura permitido. En producción, para cumplir con los requisitos de uso, el espesor promedio del recubrimiento es de 25 micras. El grosor del cable es igual al grosor de la lámina de cobre más el grosor del recubrimiento. Hay que tener en cuenta que antes de la galvanoplastia, la superficie del cable debe mantenerse limpia y no debe haber residuos ni manchas de aceite en la placa de reparación. Como resultado, durante el proceso de galvanoplastia, el cobre no fue chapado y el espesor del conductor local cambió, lo que afectó el valor de Resistencia característica. Además, durante el cepillado de la placa, se tiene cuidado de no cambiar el grosor del cable, lo que resulta en un cambio en el valor de resistencia.
4. efectos del espesor del medio H
Como se puede ver en la fórmula, la resistencia característica es proporcional al Logaritmo natural del espesor del medio. Por lo tanto, cuanto más grueso es el dieléctrico, mayor es el valor de resistencia. Por lo tanto, el espesor del dieléctrico es otro factor importante que afecta el valor de la resistencia característica. Debido a que el ancho de línea y la constante dieléctrica del material se han determinado antes de la producción, los requisitos del proceso de espesor de línea también se pueden utilizar como valores fijos, por lo que el control del espesor del laminado (espesor dieléctrico) es el principal medio para controlar la resistencia característica en la producción. De la imagen se puede obtener la relación entre el valor de la resistencia característica y la variación del espesor del medio. de la imagen se puede ver que cuando el espesor del Medio cambia 0025 mm, el valor de la resistencia cambia + 5 - 8 ohms. En el proceso de producción real, los cambios en el espesor permitido de cada capa provocarán grandes cambios en el valor de resistencia. En la producción real, se seleccionan diferentes tipos de prepregs como medios de aislamiento, y el espesor de los medios de aislamiento se determina en función de la cantidad de prepregs. Tomemos como ejemplo la línea de MICROSTRIP superficial: durante el proceso de producción, se puede consultar el gráfico para determinar la constante dieléctrica del material aislante a la frecuencia de trabajo correspondiente, y luego utilizar esta fórmula para calcular el valor de resistencia correspondiente. De acuerdo con el valor de ancho de línea del usuario y el valor de Resistencia calculado, el espesor del medio correspondiente se encuentra a través del gráfico, y luego el tipo y la cantidad de preimpregnado se determinan de acuerdo con el grosor del laminado recubierto de cobre y la lámina de cobre.
Como se puede ver en la imagen, cuando el espesor del medio y el material son los mismos, el diseño de la estructura de la línea MICROSTRIP tiene un valor de resistencia característica más alto que la estructura de la línea de banda, generalmente de 20 a 40 islas. Por lo tanto, la estructura de MICROSTRIP se utiliza principalmente para la transmisión de señales digitales de alta frecuencia y alta velocidad. Al mismo tiempo, la resistencia característica aumenta con el aumento del espesor del medio. Por lo tanto, para los circuitos de alta frecuencia con valores de resistencia característicos estrictamente controlados, se establecen requisitos estrictos para el error de espesor dieléctrico de los laminados recubiertos de cobre. En general, el espesor del medio no cambia más del 10%. Para las placas multicapa, el espesor del Medio sigue siendo un factor de procesamiento, especialmente estrechamente relacionado con el proceso de laminación multicapa, por lo que debe controlarse estrictamente.
5. Conclusiones
En la producción real, los pequeños cambios en el ancho y espesor del cable, la constante dieléctrica del material aislante y el espesor del medio aislante pueden causar cambios en la resistencia característica. Además, el valor de resistencia característica también está relacionado con otros factores de producción. Por lo tanto, para controlar la resistencia característica, el fabricante de PCB debe comprender los factores que afectan la variación de la resistencia característica de acuerdo con los requisitos del diseñador, comprender las condiciones reales de producción y ajustar los parámetros del proceso dentro de las tolerancia permitidas para obtener el valor de resistencia requerido.
