L'actualité PCB - L'impact de la technologie de carte PCB sur le contrôle d'impédance et ses solutions

La situation de la réforme et de l'ouverture de la Chine, centrée sur la construction économique, est bonne. L'industrie électronique connaîtra une croissance annuelle de plus de 20% et l'industrie des circuits imprimés sera dépendante de plus de 20% de l'industrie électronique dans son ensemble. La révolution technologique dans l'industrie électronique mondiale et les changements dans la structure industrielle 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, le circuit imprimé, en tant que fil métallique dans l'interconnexion électrique des appareils électroniques, n'est pas seulement un problème de courant, mais également une ligne de transmission de signal. C'est - à - dire, l'essai électrique de la transmission de signaux à haute fréquence et de signaux numériques à grande vitesse sur un circuit imprimé permet de mesurer non seulement si l'ouverture et le court - circuit du circuit sont conformes aux exigences, mais également si la valeur de l'impédance caractéristique se situe dans la plage de qualification spécifiée. Seules ces deux directions sont qualifiées, la carte peut répondre aux exigences.

Les performances du circuit fourni par la carte de circuit imprimé doivent permettre de garantir l'absence de réflexion lors de la transmission du signal, de préserver l'intégrité du signal, de réduire les pertes de transmission et de jouer le rôle d'une impédance adaptée pour obtenir un signal de transmission complet, fiable, précis et sans bruit. Cet article traite du contrôle d'impédance caractéristique des plaques multicouches structurées en microruban de surface.

1. Ligne microruban de surface et impédance caractéristique

Les lignes microruban de surface ont une impédance caractéristique élevée et trouvent une large application dans la pratique. Sa couche externe est un plan de ligne de signal qui contrôle l'impédance. La séparer des plans de référence adjacents par un matériau isolant

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 l'épaisseur de la Feuille de cuivre, h la distance de la ligne au plan de référence et er la constante diélectrique du matériau PCB. Cette formule ne s'applique que si 0,1 < (W / w) < 2,0 et 1 < (ER) < 15.

Ligne de ruban B

Z = [60 / sqt (ER)] ln {4h / (0,67µ (0,8w + T)}}, où H est la distance entre les deux plans de référence et la droite est au milieu des deux plans de référence. Cette formule s'applique uniquement avec W / h < 0,35 et t / h < 0,25

Comme on peut le voir à partir de la formule, les principaux facteurs influençant l'impédance caractéristique sont (1) La constante diélectrique er, (2) l'épaisseur diélectrique H, (3) la largeur de ligne W et (4) l'épaisseur de cuivre T. l'impédance caractéristique est donc étroitement liée au matériau du substrat (stratifié recouvert de cuivre), de sorte que le choix du matériau du substrat est très important dans la conception de PCB.

2. La constante diélectrique du matériau et ses effets

La constante diélectrique du matériau est déterminée par le fabricant du matériau et la fréquence est de 1 MHz. Les mêmes matériaux fabriqués par différents fabricants varient en fonction de leur teneur en résine. En prenant l'exemple d'un tissu de verre époxy, on a étudié la relation entre la constante diélectrique et les variations de fréquence. La constante diélectrique diminue avec l'augmentation de la fréquence, de sorte que dans les applications pratiques, la constante diélectrique d'un matériau doit être déterminée en fonction de la fréquence de fonctionnement. Dans des circonstances normales, la moyenne peut répondre aux exigences. La vitesse de transmission du signal dans le matériau diélectrique diminuera avec l'augmentation de la constante diélectrique. Ainsi, pour obtenir une vitesse de transmission du signal plus élevée, il est nécessaire de réduire la permittivité du matériau et d'utiliser une résistance caractéristique élevée pour obtenir une transmission plus élevée. Vitesse

3. Influence de la largeur et de l'épaisseur du fil

La largeur de ligne est l'un des principaux paramètres qui influent sur la variation de l'impédance caractéristique. La relation entre la valeur de l'impédance et la largeur de ligne est illustrée en prenant l'exemple d'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 l'on utilise 18 Ohms pour contrôler l'impédance du plan de la ligne de signal, la tolérance pour la variation de la largeur du conducteur est de ± 0015 mm, et si la tolérance pour la variation de l'impédance est de 35, on voit que la variation admissible de la largeur du conducteur en Production entraînera une grande variation de la valeur de l'impédance. La largeur du fil est déterminée par le concepteur en fonction de diverses exigences de conception. Pour répondre à la fois aux exigences de capacité de transport de courant et de montée en température du fil, mais aussi pour atteindre la valeur d'impédance attendue. 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 par le fil et de la montée en température autorisée. En production, pour répondre aux exigences d'utilisation, l'épaisseur moyenne du revêtement est de 25 µm. L'épaisseur du fil est égale à l'épaisseur de la Feuille de cuivre plus l'épaisseur du revêtement. Il est important de noter que la surface du fil doit rester propre avant le placage et qu'il ne doit pas y avoir de résidus et de noir d'huile sur la plaque de réparation. Il en résulte que lors du placage, le cuivre n'est pas plaqué et que l'épaisseur du conducteur local est modifiée, ce qui affecte la valeur de l'impédance caractéristique. De plus, lors du brossage de la plaque, on veille à ne pas modifier l'épaisseur du fil, ce qui entraîne une variation de 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. Ainsi, plus le diélectrique est épais, plus la valeur de l'impédance est importante. L'épaisseur du diélectrique est donc un autre facteur important qui influence la valeur de la Résistance caractéristique. Étant donné que la largeur de ligne et la constante diélectrique du matériau ont été déterminées avant la production, les exigences du processus d'épaisseur de ligne peuvent également être utilisées comme valeurs fixes, le contrôle de l'épaisseur du stratifié (épaisseur diélectrique) est le principal moyen de contrôler l'impédance caractéristique en production. La relation entre la valeur de l'impédance caractéristique et la variation de l'épaisseur du milieu peut être obtenue à partir de la figure sur laquelle on voit que la valeur de l'impédance varie de + 5 - 8 ohms lorsque l'épaisseur du milieu varie de 0025 MM. Lors de la fabrication proprement dite, la variation d'épaisseur admissible de chaque couche entraîne une grande variation de la valeur de l'impédance. 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 d'une ligne microruban de surface: lors de la fabrication, on peut déterminer la constante diélectrique du matériau isolant à la fréquence de fonctionnement correspondante en se référant à un diagramme, puis calculer la valeur d'impédance correspondante à l'aide d'une formule. En fonction de la valeur de largeur de ligne de l'utilisateur et de la valeur d'impédance calculée, l'épaisseur de milieu correspondante est trouvée à l'aide d'un diagramme, puis le type et la quantité de préimprégné sont déterminés en fonction de l'épaisseur du stratifié revêtu de cuivre et de la Feuille de cuivre.

Comme on peut le voir sur la figure, lorsque l'épaisseur du milieu et le matériau sont identiques, la conception d'une structure de ligne microruban a une valeur d'impédance caractéristique plus élevée que celle d'une structure de ligne ruban, typiquement 20 îles - 40 îles. La structure microbande est donc principalement utilisée pour la transmission de signaux numériques à haute fréquence et à grande vitesse. Dans le même temps, l'impédance caractéristique augmente avec l'épaisseur du milieu. Par conséquent, pour les circuits haute fréquence avec des valeurs d'impédance caractéristique strictement contrôlées, des exigences strictes sont imposées pour les erreurs d'épaisseur diélectrique du stratifié revêtu de cuivre. En général, l'épaisseur du milieu ne varie pas de plus de 10%. Pour les panneaux multicouches, l'épaisseur du support reste un facteur d'usinage étroitement lié notamment au procédé de laminage multicouche et doit donc être strictement contrôlée.

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, les valeurs d'impédance caractéristique sont également liées à d'autres facteurs de production. Par conséquent, pour contrôler l'impédance caractéristique, les fabricants de PCB doivent comprendre les facteurs qui influent sur la variation de la valeur de l'impédance caractéristique en fonction des exigences du concepteur, maîtriser les conditions réelles de production et ajuster les paramètres du processus dans les tolérances autorisées pour obtenir la valeur d'impédance souhaitée.