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Notre pays se trouve dans une situation favorable axée sur la construction économique, la réforme et l'ouverture. Le secteur de l'électronique connaîtra une croissance annuelle de plus de 20%. La révolution technologique et les changements structurels dans l'industrie électronique mondiale ont créé de nouvelles opportunités et de nouveaux défis pour le développement des circuits imprimés. Avec le développement de la miniaturisation, de la numérisation, de la haute fréquence et de la multifonctionnalisation des appareils électroniques, les circuits imprimés, en tant que lignes métalliques dans les interconnexions électriques des appareils électroniques, ne sont pas seulement une question de savoir si le courant circule, mais aussi une ligne de transmission de signaux. Effets C'est - à - dire que pour les essais électriques de circuits imprimés destinés à la transmission de signaux à haute fréquence et de signaux numériques à grande vitesse, il est nécessaire de mesurer si la continuité et le court - circuit du circuit sont conformes aux exigences, ainsi que si la valeur de l'impédance caractéristique se situe dans la plage de qualification spécifiée. La carte n'est conforme que si les deux directions sont qualifiées.
Les performances du circuit fourni par la carte de circuit imprimé doivent être en mesure d'empêcher la réflexion lors de la transmission du signal, de maintenir le signal intact, de réduire les pertes de transmission et de jouer le rôle d'impédance d'adaptation pour obtenir un signal de transmission complet, fiable, précis, sans interférence et sans bruit. Cet article traite du contrôle d'impédance caractéristique des plaques multicouches structurales en microruban de surface couramment utilisées en pratique.
1. Ligne microruban de surface et impédance caractéristique l'impédance caractéristique de la ligne microruban de surface est relativement élevée et largement appliquée dans la pratique. Sa couche externe est la surface de la ligne de signal qui contrôle l'impédance. Il est séparé du plan de référence adjacent par un matériau isolant. La formule de calcul de l'impédance caractéristique est:
A. microrubans
Z = {87 / [sqrt (ER + 1,41)]} ln [5,98 H / (0,8 w + T)], où W est la largeur de la ligne, t est l'épaisseur de cuivre de la trace, H est la distance de la trace au plan de référence et ER est la constante diélectrique du matériau PCB. Cette formule doit être appliquée lorsque 0,1 < (W / h) < 2,0 et 1 < (ER) < 15.
B. ligne de ruban
Z = [60 / sqrt (ER)] ln {4h / [0,67Ïw (0,8w + T)]}, où H est la distance entre les deux plans de référence et la trajectoire est située au milieu des deux plans de référence. Cette formule doit être appliquée lorsque W / h < 0,35 et t / h < 0,25
Il ressort de la formule que les principaux facteurs influençant l'impédance caractéristique sont (1) La constante diélectrique er, (2) l'épaisseur diélectrique H, (3) la largeur W du fil et (4) l'épaisseur T du fil en cuivre. L'impédance caractéristique est donc très proche du matériau du substrat (relation entre Les plaques revêtues de cuivre), Le choix du matériau du substrat est donc très important dans la conception du PCB.
2. La constante diélectrique du matériau et ses effets
La constante diélectrique du matériau est déterminée par le fabricant du matériau à une fréquence de 1 MHz. Les mêmes matériaux produits par différents fabricants varient en fonction de la teneur en résine. La présente étude examine la relation entre la constante diélectrique et la variation de fréquence en utilisant un tissu de verre époxy comme exemple. La constante diélectrique diminue avec l'augmentation de la fréquence. Ainsi, dans une application pratique, la constante diélectrique du matériau doit être déterminée en fonction de la fréquence de fonctionnement. En général, les moyennes peuvent être utilisées pour répondre aux exigences. La vitesse de transmission du signal dans le matériau diélectrique diminuera avec l'augmentation de la constante diélectrique. Ainsi, pour obtenir des vitesses de transmission de signaux élevées, il est nécessaire de réduire la constante diélectrique du matériau et, en même temps, d'obtenir des vitesses de transmission élevées. On utilise des valeurs de résistances caractéristiques élevées, tandis que les résistances caractéristiques élevées doivent être choisies avec des matériaux à faible constante diélectrique.
3. Influence de la largeur et de l'épaisseur du fil
La largeur du fil est l'un des principaux paramètres qui influent sur la variation de l'impédance caractéristique. Cette figure illustre la relation entre la valeur de l'impédance et la largeur du fil en prenant comme example une ligne microruban de surface. Comme on peut le voir sur la figure, lorsque la largeur du fil varie de 0025 mm, la valeur de l'impédance varie de 5 - 6 ohms. En production réelle, si une feuille de cuivre de 18 µm est utilisée pour contrôler l'impédance de la surface de la ligne de signal, la tolérance de variation de largeur de ligne autorisée est de ± 0015 MM. Si la tolérance de variation d'impédance contrôlée est une feuille de cuivre de 35 µm, La tolérance de variation de largeur de ligne admissible est de 0025 MM. On voit que la variation de largeur de ligne admissible en production entraînera une grande variation de la valeur de l'impédance. La largeur est déterminée par le concepteur en fonction de diverses exigences de conception. Il doit non seulement répondre aux exigences de capacité de charge du fil et de montée en température, mais également obtenir la valeur d'impédance requise. Cela oblige les fabricants à s'assurer que la largeur de ligne est conforme aux exigences de conception pendant la production et à apporter des modifications dans les tolérances pour répondre aux exigences d'impédance. L'épaisseur du fil est également déterminée en fonction de la capacité de transport de courant requise pour le fil et de la montée en température permise. Pour répondre aux exigences utilisées en production, l'épaisseur du placage est généralement de 25 µm en moyenne et l'épaisseur du fil est égale à l'épaisseur de la Feuille de cuivre plus l'épaisseur du placage. Il est à noter qu'avant le placage, la surface du fil doit être propre, il ne doit pas y avoir de résidus et de réparation de noir de carbone, ce qui conduit à ce que le cuivre ne soit pas plaqué pendant le placage, ce qui modifie l'épaisseur du fil local et affecte la valeur de l'impédance caractéristique. En outre, veillez à ne pas modifier l'épaisseur du fil pendant le processus de brossage pour faire varier la valeur de l'impédance.
4. Influence de l'épaisseur du milieu h
Il ressort de la formule que l'impédance caractéristique est directement proportionnelle au logarithme naturel de l'épaisseur diélectrique. On voit donc que plus l'épaisseur du diélectrique est épaisse, plus la valeur de l'impédance est importante, et donc que l'épaisseur du diélectrique est un autre facteur majeur affectant la valeur de la Résistance caractéristique. Étant donné que la largeur du fil et la constante diélectrique du matériau ont été déterminées avant la production, les exigences du processus d'épaisseur du fil peuvent également être utilisées comme valeurs fixes, de sorte que le contrôle de l'épaisseur du stratifié (épaisseur diélectrique) est le principal moyen de contrôler l'impédance caractéristique en production. On peut déduire de la figure la relation entre la valeur de l'impédance caractéristique et la variation de l'épaisseur diélectrique. On voit sur la figure que lorsque l'épaisseur du milieu varie de 0025 mm, il en résulte une variation correspondante de la valeur de l'impédance de + 5 - 8 ohms. La variation admissible de l'épaisseur de chaque couche lors de la fabrication proprement dite entraîne une grande variation de la valeur de l'impédance. Le grand changement. En production réelle, différents types de préimprégnés sont choisis comme milieu isolant et l'épaisseur du milieu isolant est déterminée en fonction du nombre de préimprégnés. Prenons l'exemple de la ligne microruban de surface: référez - vous à l'image pendant la production. Déterminer la constante diélectrique du matériau isolant à la fréquence de fonctionnement correspondante, puis calculer la valeur d'impédance correspondante à l'aide de cette formule, puis trouver graphiquement l'épaisseur diélectrique correspondante à partir des valeurs de largeur de fil et d'impédance proposées par l'utilisateur, Le type et la quantité de préimprégné sont ensuite déterminés en fonction de l'épaisseur du stratifié de cuivre et de la Feuille de cuivre choisis.
Comme on peut le voir sur la figure, à épaisseur diélectrique et matériau identiques, la conception d'une structure de ligne microruban a une valeur d'impédance caractéristique plus élevée que la conception de ligne ruban, typiquement 20 îles - 40 îles. Par conséquent, la structure de ligne microruban est principalement conçue pour la transmission de signaux numériques à haute fréquence et à grande vitesse. Dans le même temps, la valeur de l'impédance caractéristique augmentera avec l'épaisseur du milieu. Par conséquent, pour les circuits haute fréquence avec des valeurs d'impédance caractéristiques strictement contrôlées, des exigences strictes doivent être imposées pour les erreurs dans l'épaisseur diélectrique du stratifié de cuivre. En général, l'épaisseur diélectrique du stratifié revêtu de cuivre ne varie pas de plus de 10%. Pour les plaques multicouches, l'épaisseur diélectrique reste un processus. Les facteurs étroitement liés au traitement de stratification multicouche doivent également être étroitement contrôlés.
5 Conclusion
Dans la production réelle, de légères variations de la largeur et de l'épaisseur du fil, de la constante diélectrique du matériau isolant et de l'épaisseur du matériau isolant entraînent toutes des modifications de l'impédance caractéristique. De plus, l'impédance caractéristique sera également liée à d'autres facteurs de production, de sorte que pour réaliser le contrôle d'impédance caractéristique, les producteurs doivent comprendre les facteurs qui influent sur la variation de la valeur de l'impédance caractéristique, maîtriser les conditions réelles de production, Et d'ajuster chaque paramètre de processus à la demande du concepteur pour qu'il varie dans les tolérances autorisées afin d'obtenir la valeur d'impédance souhaitée.
