PCB技術 - PCB特性インピーダンス制御精度の検討

コンピュータled回路の信号伝送の急速な発展に伴い、最も重要な問題の1つはPCBが故障せずに高速信号伝送中に信号安定性を維持することを要求することであり、これには使用するPCBの特性インピーダンスが必要である。制御精度が向上しました。特性インピーダンス制御の精度に対してより厳しい要求が出されており、これはPCBメーカーにとって確かに大きな挑戦である。そこで、本文はどのように顧客のインピーダンス制御精度に対する厳しい要求を満たすかを検討した。同僚たちは喜んで人を助ける。

1概要

電子製品の急速な発展に伴い、使用するPCBの特性インピーダンスを高精度に制御する必要がある。高速コンピュータの発展を例にとると、このような需要の発展傾向を説明することができる。

最初に、回路に800 MHzの周波数信号を持つDirec Rambus DRAMモジュール（RIMM）を応用することにより、PCB±10%の制御精度要求を確定した。これは、コンピュータ本体とスイッチの内部回路がより高速に動作するようにするためです。コンピュータ製品にRIMMが搭載されているだけでなく、多くの電子製品は基板上の回路マッチングが良好であることを求めている。一部の顧客が使用するPCBボードの特性インピーダンス制御精度は従来の±15%または±10%に限らず、いくつかのインピーダンス制御精度は±8%または±5%に向上することが要求されており、これはPCBメーカーにとって確かに大きな挑戦である。本文は主に顧客の厳格なインピーダンス制御精度要求をどのように満たすかを研究し、PCB製造業者に役立つことを望んでいる。

2.インピーダンス制御精度解析

通常、多層板の伝送路システムは60±10%に達しやすいが、75±5%、さらには50±5%に達するのは少し難しい。5%の誤差は、技術仕様がより高い人にも適用されます。アプリケーションでは一般的ではありませんが、インピーダンス制御精度に±5%の要求を出すお客様もいます。ここでは例を挙げて説明します。

次は当社が生産した板材です。板材の要求：4層板、完成品板の厚さ1.0±0.10 mm、板材はFR 4を採用し、顧客は指定の積層構造があり、下図参照

2.1 PCB特性インピーダンスシミュレーション計算

インピーダンス制御の要求があるプレートについて、現在のPCB工場の1つの一般的な方法はPCB生産スペルプレートの側面の適切な位置にいくつかのインピーダンスサンプルを設計することである。これらのインピーダンス試料はPCBと同じ層状及びインピーダンス線構造を有している。インピーダンスサンプルを設計する前に、インピーダンスを予測するためにインピーダンス計算ソフトウェアを使用してインピーダンスを事前にシミュレーションしておきます。その中で、英国POLAR社が開発したCITSテストシステムと計算ソフトウェアは1991年以来、多くのPCBメーカーに使用されており、操作が簡単で、強力な機能計算能力を持っている。しかし、システムがどんなに強くても、その計算能力とインピーダンスを計算するフィールドソルバツールは「理想」材料の使用に依存しており、シミュレーション計算の結果と実際に測定したインピーダンス結果との間には常に一定の偏差がある。そのため、お客様のインピーダンス制御精度要件が±5%である場合、より計算精度の高いソフトウェアを使用してより正確なシミュレーション予測を行うことが重要になります。このため、英国Polar社が開発した最新の計算ソフトウェアPolar SI 8000 K制御インピーダンス高速ソルバを用いてシミュレーションと予測を行った。顧客の要求：50±5%のインピーダンスを満たすために、PCB工場はラミネート構造を適切に調整することができる。インピーダンス線幅は調整できません。したがって、シミュレーションの結果は次のとおりです。

2.2 PCB生産プロセスの制御

2.2.1平行露光機の生産

非平行光は点光源に属するため、放出される光は散乱光である。したがって、これらの光は、バックシートを介して感光性乾燥膜または他の液体レジスト膜に入り、様々な角度で露光され、露光され、現像される。図案とネガ上の図案の間には一定のずれがある。平行光は、感光性ドライ膜または他の液体レジスト膜に垂直方向に照射されて露光される。したがって、露光された導線の感光層上の幅は非常に近くなるだろう。このようにして、薄膜負極上のワイヤ幅はより正確なワイヤ幅を得ることができ、それによってこの偏差がインピーダンスに与える影響を減らすことができる。

2.2.2外底銅に薄い銅箔を採用する

微細回路の急速な発展により、薄い銅箔は広範な開発と十分な応用を得た。初期の銅箔の厚さは主に1 OZから1/2 OZの間であり、1/3 OZと1/4 OZも開発された。1/7 OZ銅箔などのより薄いものもあります。銅箔の厚さが薄いほど、ワイヤの幅とワイヤの完全性の製造と制御に有利であり、インピーダンス制御の正確性を確保するのに役立つからである。お客様の外層銅の厚さは1 OZなので、4層板の外層として1/3 OZ銅箔を選択しました。後続めっき後、顧客表面の銅厚1 OZ銅に達することができる。厚さ要件は、表面銅の厚さに対する顧客の要件を満たすだけでなく、エッチング中の線幅の均一性の制御にも便利である。

2.2.3銅箔通電熱プレス積層

積層機の加熱方式は電気加熱と蒸気加熱であり、当社はイタリアCEDAL社製の多層真空プレスを採用し、ADARA技術を採用している。このシステムは圧延銅箔を用いてプリプレグと内層を包囲する。この板は1枚ずつ積み重ねられている。銅箔は積層機に通電して加熱効果と温度分布を実現する。積層板全体の温度分布は177±2°Cに達することができる。加熱速度が速いため、温度分布が均一である。プレス中、樹脂の流動性は比較的均一であり、積層板の厚さと平面度は±0.025 mmに達することができ、層間誘電体層の厚さは比較的均一である。

2.2.4全板めっき生産

インピーダンスが所定の公差範囲内にあることを確保するために、比較的均一なリード線の厚さと幅を得るために、PCBはスルーホール後に直接全板めっきによって生産され、その中で電流密度は適切に低下した。PCBはスルーホール全板めっき後に直接入るため、一定のめっき液条件下では、全板表面は均一な電流密度を受けるため、全板表面と孔の銅厚は相対的に均一であり、これは表面銅厚と線幅の均一性を制御するのに有利である（銅厚の不均一はエッチングの均一性に不利な影響を与えるため）、これはPCBの特性インピーダンスを制御し、その変動性を低下させるのに役立つ。

2.2.5その他の側面

もちろん、お客様の50±5%（50±2.5）インピーダンス制御要求を満たすために、ワイヤ幅とワイヤ表面のグリース層厚さの均一性を確保するために、エッチングワイヤとスクリーングリースも制御しなければならない。

2.3 PCBインピーダンス測定

インピーダンス測定は通常、時間領域反射計（TDR）を用いて行われ、TDR（時間領域反射計）はプリント基板上の特性インピーダンスを測定する既定技術となっている。インピーダンス測定は精度±5%の特性インピーダンスに対しても非常に重要である。測定の正確性を確保しなければならない。そうしないと、インピーダンスに合格したプレートが誤って不合格と検出される恐れがある。

2.3.1測定前にトレーサビリティインピーダンス基準を用いて校正する

インピーダンス測定に使用されるTDRは高精度の無線周波測定ツールであるため、測定中、TDR測定はトレースの前端と後端の同じ直流条件で行わなければならない。ほとんどのインピーダンスCOUPONはエンド接合されていないので、トレーサビリティ基準に校正された基準空気管路を使用することが望ましい。高精度負荷抵抗を用いたTDRの較正はインピーダンス測定誤差を低減することができる

2.3.2測定中、インピーダンスCOUPONに手を置かないでください

インピーダンスCOUPON上に手や指を置くと、表面のインピーダンス構造が変化し、測定インピーダンスの低下を招く。したがって、テスト中に、インピーダンスCOUPONに手や指を置くべきではありません。

2.3.3試験中、固定した試験治具を用いてインピーダンスCOUPONを固定する

インピーダンスをテストする一般的な方法は、インピーダンスCOUPONを作業面に直接置いてテストすることです。これは、作業面に独自の絶縁定数があるため、測定結果に影響します。インピーダンスCOUPONが作業面に直接接触すると、インピーダンス試験結果が得られる。もちろん、インピーダンス制御の精度に対する要求はそれほど厳しくありません。ただし、測定インピーダンスと同様の特性インピーダンスを±5%の精度で試験する場合は、固定の試験治具を使用してインピーダンスCOUPONを試験する必要があります。

2.3.4測定中に無線周波数ケーブルとプローブの摩耗状況を検査する

無線周波ケーブルとプローブの寿命は限られており、使用中にユーザーが摩耗することがあります。無線周波数ケーブルとプローブが破損すると、インピーダンス測定結果に影響します。そのため、測定中に無線周波数ケーブルとプローブの摩耗状況を検査し、測定が保証されることを確保する。正確性。

2.3.5その他の側面

もちろん、測定の正確性を確保するためには、測定中に試験エリア付近の携帯電話の電源を切る必要があり、TDRインピーダンス試験プローブは測定中にインピーダンス試験COUPONと良好に接触することを確保する必要がある。

3.結果と議論

TDR試験システムで試験したプレートのインピーダンス試験結果を以下に示す。結果から、このプレートテストのインピーダンスは47.5Å52.5 Isla©の間にあり、顧客の50±5%Isla©（50±2.5 Isla©）のインピーダンス要件を完全に満たしていることがわかる。そのため、顧客の±8%乃至±5%のインピーダンス制御精度要求に対して、生産前により計算精度の高いソフトウェアを用いてより正確なシミュレーション予測を行い、そしてシミュレーション予測の結果と相応のパラメータを結合して、適切な調整を行い、生産過程における重要な工程に対して特殊な制御を行うことが分かる。同時に、測定中も測定の正確性を確保することができます。