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Il nostro paese è in una situazione favorevole con la costruzione economica come centro e la riforma e l'apertura. Il tasso di crescita annuale dell'industria elettronica supererà il 20%. La rivoluzione tecnologica e i cambiamenti strutturali industriali nell'industria elettronica mondiale stanno portando nuove opportunità e sfide allo sviluppo dei circuiti stampati. Con lo sviluppo della miniaturizzazione, digitalizzazione, alta frequenza e multifunzionalità delle apparecchiature elettroniche, i circuiti stampati, come i fili metallici nelle interconnessioni elettriche delle apparecchiature elettroniche, non sono solo una questione di flussi di corrente o meno, ma servono anche come linee di trasmissione del segnale. effetto. Vale a dire, per la prova elettrica del PCB utilizzato per la trasmissione di segnali ad alta frequenza e segnali digitali ad alta velocità, è necessario misurare se la continuità del circuito e il cortocircuito soddisfano i requisiti ts, ma anche se il valore di impedenza caratteristica rientra nell'intervallo qualificato specificato. Solo se entrambe le direzioni sono qualificate, il circuito stampato soddisfa i requisiti.
Le prestazioni del circuito fornite dal circuito stampato devono essere in grado di prevenire riflessi durante la trasmissione del segnale, mantenere il segnale intatto, ridurre la perdita di trasmissione e svolgere il ruolo di impedenza corrispondente, in modo che possa essere ottenuto un segnale di trasmissione completo, affidabile, accurato, privo di interferenze e privo di rumore. Questo articolo discute il controllo caratteristico dell'impedenza della scheda multistrato della struttura microstrip superficiale comunemente utilizzata nella pratica.
1.Linea microstrip di superficie e impedenza caratteristica L'impedenza caratteristica della linea microstrip di superficie è relativamente alta ed è ampiamente utilizzata nella pratica. Il suo strato esterno è la superficie della linea di segnale che controlla l'impedenza. È separato dal piano di riferimento adiacente con un materiale isolante. Il calcolo dell'impedenza caratteristica La formula è:
a. Microstrip
Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] dove W è la larghezza della linea, T è lo spessore del rame della traccia e H è la traccia al piano di riferimento Distanza, Er è la costante dielettrica del materiale PCB. Questa formula deve essere applicata quando 0,1<(W/H)<2,0 e 1<(Er)<15.
b. stripline
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67Ï(0.8W+T)]} dove H è la distanza tra i due piani di riferimento e la traccia si trova al centro dei due piani di riferimento. Questa formula deve essere applicata quando W/H<0,35 e T/H<0,25
Si può vedere dalla formula che i principali fattori che influenzano l'impedenza caratteristica sono (1) costante dielettrica Er, (2) spessore dielettrico H, (3) larghezza del filo W e (4) spessore del rame del filo T. Pertanto, l'impedenza caratteristica e il materiale del substrato (La relazione tra il bordo rivestito di rame) è molto vicino, Quindi la scelta del materiale del substrato è molto importante nella progettazione del PCB.
2. La costante dielettrica del materiale e la sua influenza
La costante dielettrica del materiale è determinata dal produttore del materiale ad una frequenza di 1Mhz. Lo stesso materiale prodotto da diversi produttori è diverso a causa del diverso contenuto di resina. Questo studio prende come esempio un panno di vetro epossidico per studiare la relazione tra la costante dielettrica e il cambiamento di frequenza. La costante dielettrica diminuisce con l'aumento della frequenza. Pertanto, la costante dielettrica del materiale deve essere determinata in base alla frequenza operativa nelle applicazioni pratiche. Generalmente, il valore medio può essere utilizzato per soddisfare i requisiti. La velocità di trasmissione del segnale nel materiale dielettrico diminuirà con l'aumento della costante dielettrica. Pertanto, per ottenere un'alta velocità di trasmissione del segnale, la costante dielettrica del materiale deve essere ridotta e allo stesso tempo, è necessario ottenere un'alta velocità di trasmissione. Usi l'alto valore di resistenza caratteristica e l'alto valore di resistenza caratteristica deve scegliere il materiale costante dielettrico basso.
3. L'influenza della larghezza e dello spessore del filo
La larghezza del filo è uno dei parametri principali che influenzano il cambiamento caratteristico dell'impedenza. La figura utilizza come esempio la linea di microstrappo superficiale per illustrare la relazione tra il valore di impedenza e la larghezza del filo. Si può vedere dalla figura che quando la larghezza del filo cambia di 0,025mm, il valore di impedenza cambierà di 5-6 ohm. Nella produzione effettiva, se il foglio di rame 18μm è usato per controllare l'impedenza della superficie della linea di segnale, la tolleranza di variazione di larghezza del filo ammissibile è ±0,015mm. Se la tolleranza del cambiamento di impedenza di controllo è 35μm foglio di rame, La tolleranza ammissibile di variazione della larghezza del filo è 0,025mm. Si può vedere che il cambiamento ammissibile della larghezza del filo nella produzione causerà un grande cambiamento nel valore di impedenza. La larghezza è determinata dal progettista in base a una varietà di requisiti di progettazione. Deve non solo soddisfare i requisiti di capacità di trasporto del filo e aumento della temperatura, ma anche ottenere il valore di impedenza desiderato. Ciò richiede al fabbricante di assicurarsi che la larghezza della linea soddisfi i requisiti di progettazione durante la produzione e la modifichi entro l'intervallo di tolleranza per soddisfare i requisiti di impedenza. Lo spessore del filo è determinato anche in base alla capacità di carico di corrente richiesta del conduttore e all'aumento di temperatura ammissibile. Per soddisfare i requisiti di utilizzo nella produzione, lo spessore dello strato di placcatura è generalmente 25μm in media e lo spessore del filo è uguale allo spessore della lamina di rame più lo spessore dello strato di placcatura. Va notato che prima della galvanizzazione, la superficie del filo deve essere pulita e non ci dovrebbero essere residui e olio di riparazione nero, che causerà il rame a non essere placcato durante la galvanizzazione, il che cambierà lo spessore del filo locale e influenzerà il valore di impedenza caratteristico. Inoltre, è necessario fare attenzione nel processo di spazzolatura, non cambiare lo spessore del filo e causare il cambiamento del valore di impedenza.
4. L'influenza di spessore medio H
Si può vedere dalla formula che l'impedenza caratteristica è proporzionale al logaritmo naturale dello spessore dielettrico. Pertanto, si può vedere che più spesso è lo spessore dielettrico, maggiore è il valore di impedenza, quindi lo spessore dielettrico è un altro fattore principale che influisce sul valore di resistenza caratteristica. Poiché la larghezza del filo e la costante dielettrica del materiale sono state determinate prima della produzione, i requisiti del processo di spessore del filo possono anche essere utilizzati come valore fisso, quindi controllare lo spessore del laminato (spessore dielettrico) è il metodo principale per controllare l'impedenza caratteristica nella produzione. Dalla figura si può tracciare la relazione tra il valore caratteristico dell'impedenza e la variazione dello spessore dielettrico. Si può vedere dalla figura che quando lo spessore del mezzo cambia di 0,025mm, causerà una variazione corrispondente nel valore di impedenza di +5-8 ohm. Nel processo di produzione effettivo, il cambiamento ammissibile nello spessore di ogni strato causerà il valore di impedenza a cambiare notevolmente. Un grande cambiamento. Nella produzione effettiva, diversi tipi di prepreg sono selezionati come mezzo isolante e lo spessore del mezzo isolante è determinato in base al numero di prepreg. Prendiamo ad esempio la linea microstrip superficiale: fare riferimento all'immagine durante il processo di produzione. Determinare la costante dielettrica del materiale isolante alla frequenza di funzionamento corrispondente e quindi utilizzare la formula per calcolare il valore di impedenza corrispondente e quindi secondo il valore di larghezza del filo e il valore di impedenza proposto dall'utente, trovare lo spessore dielettrico corrispondente attraverso il grafico, Lo spessore del laminato rivestito di rame e della lamina di rame determina il tipo e il numero di prepreg.
Si può vedere dalla figura che il disegno della struttura della linea microstrip ha un valore di impedenza caratteristica superiore al disegno della stripline con lo stesso spessore dielettrico e materiale, generalmente 20Ω-40Ω. Pertanto, la progettazione della struttura della linea microstrip è principalmente utilizzata per la trasmissione del segnale digitale ad alta frequenza e ad alta velocità. Allo stesso tempo, il valore di impedenza caratteristica aumenterà man mano che lo spessore del mezzo aumenta. Pertanto, per i circuiti ad alta frequenza con valori di impedenza caratteristica rigorosamente controllati, devono essere imposti requisiti rigorosi sull'errore dello spessore dielettrico del laminato rivestito di rame. In generale, lo spessore dielettrico del laminato rivestito di rame non cambia più del 10%. Per la scheda multistrato, lo spessore dielettrico è ancora un processo. Anche i fattori, particolarmente strettamente correlati alla lavorazione della laminazione multistrato, dovrebbero essere strettamente controllati.
5 Conclusione
Nella produzione effettiva, un leggero cambiamento nella larghezza e nello spessore del filo, la costante dielettrica del materiale isolante e lo spessore del mezzo isolante causerà il cambiamento dell'impedenza caratteristica. Inoltre, l'impedenza caratteristica sarà anche correlata ad altri fattori di produzione, quindi per raggiungere l'impedenza caratteristica i produttori di controllo devono comprendere i fattori che influenzano la variazione del valore di impedenza caratteristica, padroneggiare le condizioni di produzione effettive, e regolare ogni parametro di processo in base ai requisiti del progettista per effettuare la modifica entro l'intervallo di tolleranza ammissibile per ottenere il valore di impedenza desiderato.
