Technologie PCB - Qu'est - ce que l'impédance caractéristique

1. Résistance

Lorsqu'un courant alternatif traverse un conducteur, la résistance est appelée impédance et correspond à Z en îlots.

La résistance à ce moment est différente de celle du courant continu. En plus de la résistance de la résistance, il existe des problèmes de résistance de la sensibilité (XL) et de la résistance (XC).

Pour distinguer la résistance du courant continu, la résistance rencontrée par le courant alternatif est appelée impédance (z).

Z = â R2 + (XL - XC) 2

2. Impédance (z)

Ces dernières années, avec l'amélioration et l'application de l'intégration des circuits intégrés, la fréquence et la vitesse de transmission des signaux sont de plus en plus élevées. Ainsi, lorsque la transmission du signal (transmission) atteint une certaine valeur, elle est affectée par le fil PCB lui - même, ce qui entraîne une distorsion importante ou une perte totale du signal transmis. Cela suggère que la « chose» qui circule à travers un fil PCB n'est pas un courant électrique, mais plutôt la transmission d'un signal carré ou d'une impulsion dans l'énergie.

3. Contrôle d'impédance caractéristique (Z0)

La résistance transmise par le "signal" ci - dessus, également appelée "impédance caractéristique", représente le symbole Z0.

Par conséquent, il est non seulement nécessaire de résoudre les problèmes de "on", "OFF" et "court - circuit" sur le fil PCB, mais également de contrôler l'impédance caractéristique du fil. En d'autres termes, la qualité des lignes de transmission utilisées pour la transmission à haut débit et la transmission de signaux à haute fréquence est beaucoup plus rigoureuse que celle des lignes de transmission. Il n'est plus qualifié pour le test "circuit ouvert / court - circuit" ou pour les encoches, les bavures ne dépassant pas 20% de la largeur de la ligne. La valeur de l'impédance caractéristique doit être mesurée, l'impédance doit être contrôlée dans la tolérance, sinon elle ne peut être mise au rebut et ne peut pas être retravaillée.

Pourquoi contrôler l'impédance caractéristique PCB

1. Lorsque l'électronique (ordinateur, machine de communication) est en fonctionnement, le signal envoyé par le pilote atteindra le récepteur via la ligne de transmission PCB. Lorsque le signal est transmis sur la ligne de signal de la carte de circuit imprimé, la valeur d'impédance caractéristique Z0 doit être adaptée à l '"impédance électronique" de l'ensemble tête et queue pour que l' "énergie" du signal soit entièrement transmise.

2. Une fois que la carte de circuit imprimé est de mauvaise qualité et Z0 dépasse la tolérance, le signal de transmission aura des problèmes tels que la réflexion, la dispersion, l'atténuation ou le retard. Dans les cas graves, le mauvais signal est transmis et l'ordinateur se bloque.

3. Sélection stricte de la plaque et contrôle du processus de production, Z0 sur la plaque multicouche peut répondre aux spécifications requises par les clients. Plus l'impédance électronique est élevée, plus la vitesse de transmission est rapide. Par conséquent, le Z0 du PCB doit être augmenté pour répondre aux exigences des éléments adaptés. Le Z0 ne peut être considéré comme un produit qualifié requis par les signaux haute vitesse ou haute fréquence que s'il est qualifié.

Relation entre l'impédance Zo et les matériaux et procédés PCB

Impédance caractéristique Z0 formule de la structure de ligne microruban PCB: Z0 = 87 / R + 1.41ln5.98h / (0.8w + T)

Où: R - constante diélectrique H - épaisseur diélectrique W - largeur du conducteur t - épaisseur du conducteur

Plus l'îlot r de la carte est bas, plus il est facile d'augmenter la valeur Z0 du circuit PCB et de l'adapter à la valeur de l'impédance de sortie de l'élément à grande vitesse.

1. L'impédance caractéristique Z0 est inversement proportionnelle à l'îlot r de la plaque

Z0 augmente avec l'épaisseur du milieu. Par conséquent, pour les circuits haute fréquence Z0 strict, des exigences strictes sont imposées sur l'erreur d'épaisseur du support du substrat de stratifié de cuivre. En général, l'épaisseur du milieu ne doit pas varier de plus de 10%.

2. Effet de l'épaisseur du diélectrique sur l'impédance caractéristique Z0

Avec l'augmentation de la densité de la ligne, l'augmentation de l'épaisseur du milieu entraîne une augmentation des perturbations électromagnétiques. Ainsi, au fur et à mesure que la densité de câblage des conducteurs augmente, il convient de réduire l'épaisseur du milieu pour éliminer ou réduire les signaux parasites ou la diaphonie dus aux perturbations électromagnétiques, ou pour abaisser les îlots R et choisir ainsi un substrat à îlot r bas.

Selon l'impédance caractéristique Z0 de la structure de la ligne microruban, la formule est: Z0 = 87 / R + 1.41ln5.98h / (0.8w + T)

L'épaisseur de la Feuille de cuivre (t) est un facteur important qui affecte Z0. Plus l'épaisseur du fil est grande, plus le Z0 est petit. Mais l'ampleur du changement est relativement faible.

3. Effet de l'épaisseur de la Feuille de cuivre sur l'impédance caractéristique Z0

Plus l'épaisseur de la Feuille de cuivre est mince, plus la valeur de Z0 peut être élevée, mais les variations d'épaisseur contribuent peu à Z0.

Dans la fabrication de fils fins qui améliorent ou contrôlent le Z0, les feuilles de cuivre minces contribuent plus précisément au Z0 que les feuilles de cuivre minces.

Selon la formule:

Z0 = 87 / R + 1,41 pouces 5,98h / (0,8w + T)

Plus la largeur de ligne W est faible, plus Z0 est grand; Réduire la largeur du fil permet d'améliorer l'impédance caractéristique.

Les variations de largeur de ligne ont un effet beaucoup plus important sur Z0 que les variations de largeur de ligne.

4. Influence de la largeur du conducteur sur l'impédance caractéristique Z0

Z0 augmente rapidement avec le rétrécissement de la largeur de ligne W. par conséquent, pour contrôler Z0, la largeur de ligne doit être strictement contrôlée. Actuellement, la plupart des lignes à haute fréquence et des lignes numériques à grande vitesse ont une largeur de ligne de transmission de signal W de 0,10 ou 0,13 mm. Traditionnellement, l'écart de contrôle de largeur de ligne est de ± 20%. Pour l'électronique traditionnelle sans ligne de transmission, le fil PCB (longueur du fil "1 / 7 de la longueur d'onde du signal") peut répondre aux exigences, mais pour la ligne de transmission de signal contrôlée par Z0, l'écart de la largeur du fil PCB de ± 20% ne peut pas être satisfait. Car l'erreur de Z0 est supérieure à ± 10%.

Contrôle d'impédance caractéristique PCB et contrôle de processus PCB

1. Gestion et inspection de la production de film PCB

Chambre thermostatique et humide (21 ± 2 ° C, 55 ± 5%), étanche à la poussière, compensation de largeur de ligne.

2. Conception de panneau de PCB

Les bords du panneau ne doivent pas être trop étroits, le revêtement doit être uniforme, le placage et la fausse cathode doivent être utilisés pour disperser le courant;

L'échantillon standard (échantillon d'essai) est conçu pour tester Z0.

3. Gravure PCB

Paramètres de processus stricts, réduire la corrosion latérale et effectuer la première inspection;

Réduire le cuivre résiduel, les scories de cuivre et les copeaux de cuivre sur les bords des fils;

Vérifiez la largeur de ligne et contrôlez - la dans la plage requise (± 10% ou ± 0,02 mm).

4. Pcbaoi inspection

Pour les signaux à haute vitesse à 2 GHz, même avec un écart de 0,05 mm, il doit être mis au rebut; La clé est de contrôler la largeur de ligne et les défauts de la couche interne.

5. Laminage de PCB

Machine de laminage sous vide, réduire la pression, réduire le flux de colle, essayez de garder plus de résine, car la résine affecte l'île R, plus la résine est conservée, plus l'île r sera basse. Contrôle des tolérances d'épaisseur de stratification. Comme l'épaisseur de la plaque n'est pas uniforme, cela signifie que la variation de l'épaisseur du milieu affecte Z0.

6. Choisissez le substrat PCB

Strictement selon les exigences du client pour le déchargement de la plaque. Mauvais modèle, mauvais îlot R, mauvaise épaisseur de plaque, bon processus de fabrication de PCB, mêmes déchets. Parce que le Z0 est fortement influencé par l'île R.

7. Masque de soudage PCB

En théorie, l'épaisseur du soudage par résistance ne devrait pas être trop épaisse, mais en réalité, l'impact n'est pas très important. La surface du conducteur de cuivre est exposée à l'air (islaµr = 1), de sorte que la mesure de Z0 est plus élevée. Cependant, après le soudage de la résistance, la valeur de Z0 diminuera de 1 à 3 îlots, car l'îlot pour le soudage par résistance est de 4,0, ce qui est beaucoup plus élevé que l'îlot pour l'air.

8. Absorption d'eau de PCB

Le panneau multicouche fini doit éviter autant que possible l'absorption d'eau, car islaµr = 75 de l'eau peut donner à Z0 un effet de chute et d'instabilité important.

Ce qui affecte l'impédance caractéristique de la carte de circuit imprimé est l'épaisseur du diélectrique, suivie de la constante diélectrique, de la largeur du fil et de l'épaisseur du fil. Lors du choix du substrat, les variations des îlots R et H sont faibles et t est facile à contrôler, mais il est difficile de contrôler la largeur de raie W à ± 10%. En outre, les problèmes de largeur de ligne comprennent également des trous d'épingle, des encoches et des dépressions sur le fil. Dans un sens, un moyen efficace et important de contrôler Z0 est de contrôler et d'ajuster la largeur de ligne du PCB.