PCB 기술 - PCB 프로세스가 회로 성능에 미치는 영향

고주파 PCB 설계에서 회로 처리 프로세스의 정상적인 공차 변화에 따라 성능이 저하되기 때문에 가장 상세하고 철저한 계획도 때때로 오류가 발생할 수 있습니다.전자기 (EM) 시뮬레이션을 기반으로 한 현대 컴퓨터 어시스턴트 (CAE) 소프트웨어 설계 도구는 서로 다른 모델에서의 회로 성능을 시뮬레이션하고 예측할 수 있지만, 최고의 시뮬레이션 소프트웨어조차도 일부 전통적인 회로 처리 과정의 변화를 예측할 수 없다.영향.특히 구리 도금층 두께의 편차와 이로 인한 도체 모양의 변화, 이로 인한 가장자리 결합 회로 성능의 변화.

일반적으로 PCB 구리 도금의 두께는 일정한 변화가 있습니다.그러나 제조 공정 등의 이유로 같은 재료의 구리 도금 두께와 다른 재료 사이의 구리 도금 두께는 많든 적든 오차가 있을 수 있다.구리 도금 두께의 이러한 변화는 회로 재료의 작은 면적에서 단일 회로의 성능에 영향을 미쳐 여러 다른 PCB 보드에서 동일한 회로의 일관성에 영향을 미치기에 충분합니다.

일반적으로 PTH(구멍 도금)는 개전 재료 두께 방향(z축)에 있는 PCB 패널의 한 면과 다른 면 간의 전도성 연결이나 다중 레이어 보드 회로의 전도성 레이어 간의 연결을 실현합니다.구멍이 통하는 측면 벽에는 전기 전도성을 높이기 위해 구리가 도금되어 있습니다.

그러나 PTH 구리 도금 작업은 전통적이거나 간단하지 않으며 다른 작업으로 인해 구리 도금 레이어의 두께 차이가 발생할 수 있습니다.PTH 통공 구리 도금 방법은 일반적으로 전기 분해 구리 도금, 즉 PCB 재료의 동박에 전기 도금 구리를 추가하여 통공의 전기 연결을 실현합니다.이는 실제로 겹겹이 쌓인 동박의 두께를 높이고 전체 재료판에 동박 두께의 변화를 도입했다.한 판의 동박 두께의 변화는 같은 판의 동박 두께의 차이를 초래할 수 있다.마찬가지로 서로 다른 판 사이의 동박의 두께가 고르지 않아도 같은 회로의 배치 사이의 중복성을 낮출 수 있다.

주파수가 높을 때 신호의 파장이 줄어들기 때문에 구리 도금 두께의 변화는 저주파 회로보다 밀리미터파 회로에 큰 영향을 미친다.그러나 모든 유형의 송전선로가 같은 영향을 받는 것은 아니다.예를 들어, RF/마이크로웨이브 마이크로밴드 전송선의 진폭 및 위상 성능은 PCB 구리 도금 두께의 약간의 영향만 받습니다.그러나 접지공면전도(GCPW) 전송선과 에지 결합 특성을 가진 마이크로밴드 전송선 회로를 포함한 회로는 구리 도금층의 두께의 과도한 변화로 인해 RF 성능의 현저한 변화를 초래할 것이다.각각의 변화를 고려하지 않는 한, 최고의 전자기 시뮬레이션 소프트웨어 도구를 사용하더라도 PCB 구리 도금 두께가 RF 성능에 미치는 영향(예: 삽입 손실 및 회파 손실)을 정확하게 예측할 수 없습니다.

가장자리 결합 회로는 결합 도체 사이의 매우 좁은 간격을 통해 서로 다른 정도의 결합을 실현한다.클리어런스의 미시적 크기 때문에 결합된 측면 벽 사이의 클리어런스 폭은 구리 도금의 두께에 따라 변경됩니다.느슨한 결합 회로 (큰 간격) 는 구리 도금 두께 변화의 영향을 덜 받습니다.결합선 사이의 간격이 좁아지면서 결합 정도가 증가하고 치수 공차가 구리 도금 두께 변화에 미치는 영향이 증가합니다.두꺼운 구리 레이어가 있는 가장자리 결합 회로의 경우 회로 전송선의 측면 벽도 높습니다.측면 벽 높이의 차이는 또한 결합 계수의 차이를 초래하며 구리 도금 두께가 다른 회로에서 얻은 유효 개전 상수(Dk)도 다릅니다.

사다리꼴 효과

구리 도금 두께의 변화는 고주파 회로 도체의 물리적 형태에도 영향을 줄 수 있다.모델링을 위해 일반적으로 컨덕터가 직사각형이라고 가정합니다.횡단면 뷰에서 볼 때 도체의 너비는 도체의 길이를 따라 일치합니다.그러나 이것은 이상적인 상황이다.실제 도체는 일반적으로 사다리꼴로 되어 있으며, 가장 큰 크기는 도체의 하단, 즉 도체와 회로 전매체 라이닝의 접합부에 있다.구리가 두꺼운 회로의 경우 사다리꼴 모양이 더 심해집니다.도체 크기의 변화는 도체를 통과하는 전류 밀도의 변화를 초래하여 고주파 회로 성능의 변화를 초래할 것이다.

서로 다른 회로 설계와 전송선 기술 때문에 이런 변화가 회로 성능에 미치는 영향은 다르다.표준 마이크로밴드 전송선 회로의 전기 성능은 도체의 사다리꼴 효과로 인해 거의 큰 변화가 일어나지 않지만, 가장자리 결합 특성을 가진 회로는 사다리꼴 도체 때문에 현저한 영향을 끼칠 수 있으며, 특히 두꺼운 구리층에서는 더욱 그렇다.이런 영향은 더욱 뚜렷해졌다.

긴밀한 결합 특성을 가진 가장자리 결합 회로의 경우 이상적인 직사각형 도체를 기반으로 한 컴퓨터 모델링은 결합 도체의 측면 벽에 더 높은 전류 밀도가 있음을 나타냅니다.그러나 컨덕터 모델을 사다리꼴 컨덕터로 변경하면 컨덕터 하단에 더 큰 전류 밀도가 표시되고 컨덕터의 두께가 증가함에 따라 전류 밀도가 증가합니다.

전류 밀도의 변화에 따라 사다리꼴 도체의 전장 강도도 상응하여 변화한다.직사각형 가장자리 결합 도체의 경우 결합 측면 벽을 따라 전류 밀도가 높으며 도체 주위의 대부분의 전장은 도체 사이의 공기 중에 있습니다.사다리꼴 모양의 가장자리 결합 도체의 경우 옆벽의 전류 밀도가 낮고 결합 도체 사이의 공기가 차지하는 전장이 작다.공기의 Dk는 1입니다.공기 중에 직사각형 도체를 가진 가장자리 결합 회로는 도체 사이에 더 많은 전장을 가지고 있으며, 사다리꼴 도체를 가진 회로보다 더 낮은 유효 Dk를 초래하고, 사다리꼴 도체는 더 많은 주변 도체와 개전 재료를 가지고 있다.전장.

표준 PCB 제조 공정으로 인해 PCB에 도금된 구리의 두께는 회로 토폴로지와 주파수에 따라 달라지는 단일 회로 기판 내에서 변경될 수 있습니다.밀리미터파 주파수에서는 회로의 크기/파장이 매우 작고 두께 변화의 영향이 매우 크다.따라서 회로 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 주어진 회로 재료의 성능을 시뮬레이션할 때 Dk 성능을 엄격히 제어해야 할 뿐만 아니라 이러한 처리 기술이 가져오는 변화와 영향을 미리 분석하고 고려해야 한다.