PCB Tecnico - Discussione sull'accuratezza del controllo dell'impedenza caratteristica PCB

Con il rapido sviluppo della trasmissione del segnale a circuito guidato dal computer, uno dei problemi più importanti è che il PCB è richiesto di mantenere la stabilità del segnale durante la trasmissione del segnale ad alta velocità senza malfunzionamenti, che richiede l'impedenza caratteristica del PCB utilizzato. Maggiore precisione di controllo. Presentare requisiti più rigorosi sull'accuratezza del controllo dell'impedenza caratteristica, che è davvero una grande sfida per i produttori di PCB. Pertanto, questo articolo discute come soddisfare i severi requisiti di accuratezza del controllo dell'impedenza dei clienti. I colleghi sono d'aiuto.

1 Introduzione

Con il rapido sviluppo dei prodotti elettronici, questo richiede il controllo caratteristico dell'impedenza del PCB utilizzato per ottenere alta precisione. Prendendo ad esempio il progresso dei computer ad alta velocità, può illustrare l'andamento di questa domanda.

Inizialmente, il requisito di precisione di controllo ±10% per PCB è stato stabilito dall'applicazione del modulo DRAM Direc Rambus (RIMM) con segnale di frequenza 800MHz nel circuito. Questo per garantire che il circuito interno dell'host del computer e dell'interruttore ottengano operazioni a velocità più elevate. Non solo i prodotti informatici sono dotati di RIMM, ma molti prodotti elettronici richiedono anche che il circuito sul substrato sia ben abbinato. La precisione caratteristica di controllo dell'impedenza delle schede PCB utilizzate da alcuni clienti non è limitata all'originale ±15% o ±10.%, Alcuni requisiti di precisione del controllo dell'impedenza sono aumentati a ±8% o anche ±5%, che è davvero una grande sfida per i produttori di PCB. Questo articolo si concentra principalmente su come soddisfare i severi requisiti di accuratezza del controllo dell'impedenza dei clienti e spera di essere utile alle controparti di produzione PCB.

2. Analisi di precisione del controllo di impedenza

Generalmente, è facile per il sistema di linea di trasmissione della scheda multistrato raggiungere il 60±10%Ω, ma è un po 'difficile raggiungere il 75±5%Ω, o anche il 50±5%Ω. L'errore del 5% è anche per chi ha specifiche tecniche più elevate. Non è comune nell'applicazione, ma ci sono ancora alcuni clienti che hanno presentato il requisito di ±5% per l'accuratezza del controllo dell'impedenza. Ecco un esempio da illustrare.

Il seguente è un tipo di cartone prodotto dalla nostra azienda. I requisiti del bordo: bordo a 4 strati, spessore finito del bordo 1.0±0.10mm, bordo adotta FR4, il cliente ha specificato la struttura laminata, vedere la figura sotto

2.1 Calcolo di simulazione dell'impedenza caratteristica del PCB

Per le schede con requisiti di controllo dell'impedenza, attualmente, una pratica comune nelle fabbriche di PCB è quella di progettare alcuni campioni di impedenza in posizioni appropriate sul lato della scheda di imposizione della produzione di PCB. Questi campioni di impedenza hanno la stessa struttura della linea di stratificazione e impedenza del PCB. Prima di progettare il campione di impedenza, verrà utilizzato un software di calcolo dell'impedenza per simulare l'impedenza in anticipo al fine di prevedere l'impedenza. Tra questi, il sistema di test CITS e il software di calcolo sviluppato dalla società britannica POLAR sono stati utilizzati da molti produttori di PCB dal 1991, e sono semplici da usare e hanno potenti capacità di calcolo funzionale. Tuttavia, non importa quanto potente sia il sistema, la sua potenza di calcolo e gli strumenti di risoluzione del campo per calcolare l'impedenza si basano tutti sull'uso di materiali "ideali", e ci sarà sempre una certa deviazione tra i risultati dei calcoli di simulazione e i risultati effettivi dell'impedenza misurata. Pertanto, quando la precisione del controllo dell'impedenza del cliente deve essere ±5%, è particolarmente importante utilizzare software con maggiore precisione di calcolo per effettuare una previsione di simulazione più accurata. A tal fine, utilizziamo l'ultimo software di calcolo Polar SI8000K per simulare e prevedere l'impedenza controllata. A seconda delle esigenze del cliente: per soddisfare l'impedenza di 50±5%Ω, la fabbrica di PCB può apportare opportune regolazioni alla struttura laminata. La larghezza della linea di impedenza non può essere regolata. Per questo motivo, i risultati della simulazione sono i seguenti:

2.2 Controllo del processo di produzione di PCB

2.2.1 Produzione con macchina parallela di esposizione alla luce

Poiché la luce non parallela appartiene a una sorgente luminosa puntiforme, la luce emessa è luce diffusa. Pertanto, questi raggi di luce entrano nel film secco fotosensibile o altro film anti-incisione liquido attraverso il film negativo e sono esposti a vari angoli e sono esposti e sviluppati. Ci sarà una certa deviazione tra il modello e il modello sul negativo. La luce parallela è irradiata al film secco fotosensibile o all'altro film resistente liquido nella direzione verticale per l'esposizione. Pertanto, la larghezza del filo esposto sullo strato fotosensibile sarà molto vicina. La larghezza del filo sul film negativo, in questo modo, può ottenere una larghezza del filo più accurata, riducendo così l'impatto di questa deviazione sull'impedenza.

2.2.2 Utilizzare sottile foglio di rame per il rame di base esterna

A causa del rapido sviluppo di circuiti sottili, la lamina sottile di rame è stata ampiamente sviluppata e completamente utilizzata. Lo spessore della lamina di rame è stato principalmente da 1OZ a 1/2OZ nei primi anni, e sono stati sviluppati anche 1/3OZ e 1/4OZ. Anche quelli più sottili come 1/7OZ foglio di rame. Perché lo spessore più sottile della lamina di rame favorisce la produzione e il controllo della larghezza del filo e dell'integrità del filo, contribuendo così a garantire l'accuratezza del controllo dell'impedenza. Poiché lo spessore esterno del rame dello strato del cliente è 1OZ, abbiamo scelto la lamina di rame 1/3OZ per lo strato esterno del bordo a quattro strati. Dopo la successiva galvanizzazione, può raggiungere lo spessore superficiale del rame del cliente di rame 1OZ. Requisiti di spessore, che non solo soddisfa le esigenze del cliente per lo spessore del rame sulla superficie, ma facilita anche il controllo dell'uniformità della larghezza del filo durante l'incisione.

2.2.3 Laminazione con pressa riscaldante alimentata con lamina di rame

Il metodo di riscaldamento del laminatore è il riscaldamento elettrico e il riscaldamento a vapore, e la nostra azienda utilizza una pressa a vuoto multistrato prodotta da CEDAL, Italia, che adotta la tecnologia ADARA. Il sistema utilizza una lamina di rame laminata per circondare il prepreg e lo strato interno. Il bordo è laminato uno per uno. Il foglio di rame è alimentato nel laminatore per raggiungere l'effetto di riscaldamento e la distribuzione della temperatura. La distribuzione della temperatura dell'intero bordo laminato può raggiungere 177±2°C. Grazie al riscaldamento veloce, la distribuzione della temperatura è uniforme. Durante il processo di pressatura, la fluidità della resina è relativamente uniforme, lo spessore e la planarità del bordo laminato possono raggiungere ±0.025mm e lo spessore dello strato dielettrico dell'intercalare è relativamente uniforme.

2.2.4 Produzione mediante galvanizzazione a piastre intere

Al fine di ottenere uno spessore e una larghezza relativamente uniformi del filo per garantire che l'impedenza sia all'interno della gamma di tolleranza specificata, il PCB è direttamente prodotto mediante galvanizzazione a scheda completa dopo la foratura, in cui la densità di corrente è opportunamente ridotta. Poiché il PCB entra direttamente dopo l'elettroplaccatura a piastre piene di holeization, in determinate condizioni della soluzione di placcatura, l'intera superficie della piastra riceve una densità di corrente uniforme, quindi lo spessore del rame dell'intera superficie della piastra e il foro è relativamente uniforme, L'uniformità della larghezza del filo (perché lo spessore irregolare del rame porterà svantaggi all'uniformità dell'incisione), che è utile per il controllo dell'impedenza caratteristica del PCB e la riduzione della sua volatilità.

2.2.5 Altri aspetti

Naturalmente, al fine di soddisfare i requisiti di controllo dell'impedenza 50±5%Ω (50±2.5Ω) del cliente, le linee di incisione e l'olio verde serigrafato dovrebbero anche essere controllati per garantire l'uniformità della larghezza del filo e lo spessore dello strato di olio verde sulla superficie del filo.

2.3 Misurazione dell'impedenza del PCB

La misura dell'impedenza viene solitamente effettuata utilizzando un reflectometro a dominio temporale (TDR), e il TDR (reflectometro a dominio temporale) è diventato una tecnica consolidata per misurare l'impedenza caratteristica su un circuito stampato. La misura dell'impedenza è molto importante anche per l'impedenza caratteristica con una precisione di ±5%. È necessario garantire l'accuratezza della misurazione, altrimenti farà sì che la scheda con impedenza qualificata venga erroneamente rilevata come non qualificata.

2.3.1 Utilizzare standard di impedenza tracciabili per la taratura prima della misurazione

Poiché il TDR utilizzato per la misurazione dell'impedenza è uno strumento di misura RF ad alta precisione, durante il processo di misurazione, la misura TDR deve essere eseguita nelle stesse condizioni DC all'estremità anteriore e posteriore della traccia. Poiché la maggior parte dell'impedenza COUPON non è terminata, Pertanto, è meglio utilizzare una linea di aria di riferimento che è stata calibrata a uno standard tracciabile. L'uso di resistenza al carico ad alta precisione per calibrare TDR può ridurre gli errori di misurazione dell'impedenza

2.3.2 Non mettere le mani sull'impedenza COUPON durante la misurazione

Quando la mano o il dito sono posizionati sul COUPON di impedenza, la struttura di impedenza della superficie cambia, che si traduce in una diminuzione dell'impedenza misurata. Per questo motivo, il tester non dovrebbe mettere le mani o le dita sul COUPON di impedenza durante il test.

2.3.3 Utilizzare un dispositivo di prova fisso per fissare il COUPON di impedenza durante la prova

Il modo usuale per testare l'impedenza è quello di posizionare il COUPON di impedenza direttamente sul piano di lavoro per la prova. Ciò influenzerà il risultato della misurazione, perché la superficie di lavoro ha una propria costante di isolamento. Se il COUPON di impedenza è a diretto contatto con la superficie di lavoro, si ottiene il risultato della prova di impedenza. Naturalmente, i requisiti di precisione del controllo dell'impedenza non sono molto severi. Tuttavia, quando si prova l'impedenza caratteristica con una precisione di ±5% per impedenza di misura simile, un dispositivo di prova fisso dovrebbe essere utilizzato per testare il COUPON di impedenza.

2.3.4 Controllare l'usura del cavo RF e della sonda durante la misurazione

La durata dei cavi e delle sonde RF è limitata e gli utenti si consumeranno durante l'uso. Una volta che i cavi e le sonde RF sono danneggiati, influenzerà i risultati della misurazione dell'impedenza. Pertanto, controllare l'usura dei cavi RF e delle sonde durante la misurazione per assicurarsi che la misurazione sia garantita. La correttezza.

2.3.5 Altri aspetti

Naturalmente, al fine di garantire l'accuratezza della misura, il telefono cellulare vicino all'area di prova deve essere chiuso durante il processo di misurazione e la sonda di prova di impedenza TDR è richiesta per garantire un buon contatto con il COUPON della prova di impedenza durante la misurazione.

3. Risultati e discussione

Quanto segue è il risultato della prova di impedenza della scheda testata dal sistema di prova TDR. Si può vedere dal risultato che l'impedenza testata dalla scheda è compresa tra 47.5∽ 52.5Ω, che soddisfa pienamente i requisiti di impedenza 50±5%Ω (50±2.5Ω) del cliente. Pertanto, si può vedere che per i requisiti di precisione del controllo dell'impedenza del cliente di ±8% o anche ±5%, purché il software con maggiore precisione di calcolo sia utilizzato per la previsione di simulazione più accurata prima della produzione, e i risultati della previsione della simulazione sono combinati con i parametri corrispondenti Effettuare aggiustamenti appropriati per dare un controllo speciale ai processi chiave del processo produttivo. Allo stesso tempo, è ancora possibile garantire l'accuratezza della misura durante la misurazione.