Teknologi Microwave - Kesan pemprosesan papan sirkuit PCB frekuensi tinggi pada kawalan impedance dan penyelesaiannya

Negara kita berada dalam situasi yang baik dengan pembinaan ekonomi sebagai pusat dan perbaikan dan terbuka. Kadar pertumbuhan tahunan industri elektronik akan melebihi 20%. Revolusi teknologi dan perubahan struktur industri dalam industri elektronik dunia membawa peluang dan cabaran baru untuk pembangunan sirkuit cetak. Dengan pembangunan miniaturisasi, digitisasi, frekuensi tinggi dan multi-fungsi peralatan elektronik, sirkuit cetak, sebagai wayar logam dalam sambungan elektrik peralatan elektronik, bukan sahaja soalan sama ada aliran semasa atau tidak, tetapi juga berkhidmat sebagai garis penghantaran isyarat. Kesan. Maksudnya, untuk ujian elektrik PCB yang digunakan untuk penghantaran isyarat frekuensi tinggi dan isyarat digital kelajuan tinggi, perlu diukur sama ada kontinuites sirkuit dan sirkuit pendek memenuhi syarat-syarat, tetapi juga sama ada nilai pengendalian karakteristik berada dalam julat yang tertentu berkualifikasi. Hanya jika kedua-dua arah dipilih, papan sirkuit memenuhi keperluan.

Performasi sirkuit yang disediakan oleh papan sirkuit cetak mesti mampu mencegah refleksi semasa penghantaran isyarat, menjaga isyarat tersembunyi, mengurangi kerugian penghantaran, dan bermain peran impedance yang sepadan, supaya isyarat penghantaran yang lengkap, boleh dipercayai, tepat, bebas gangguan, dan bebas bunyi boleh diperoleh. Artikel ini membincangkan kawalan pengendalian karakteristik bagi papan struktur garis mikro garis permukaan yang biasanya digunakan dalam latihan.

1.Garis garis microstrip permukaan dan impedance karakteristikThe characteristic impedance of the surface microstrip line is relatively high and is widely used in practice. Lapisan luar adalah permukaan garis isyarat yang mengawal impedance. Ia dipisahkan dari pesawat rujukan bersebelahan dengan bahan pengisihan. Pengiraan impedance karakteristik formula adalah:

a. Microstrip

Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] di mana W ialah lebar garis, T ialah tebal tembaga jejak, dan H ialah jejak ke jarak arah rujukan, Er ialah konstan dielektrik bahan PCB. Formula ini mesti dilaksanakan bila 0.1<(W/H)<2.0 dan 1<(Er)<15.

b. garis garis garis

Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(0.8W+T)]} di mana H adalah jarak antara dua pesawat rujukan, dan jejak ditempat di tengah dua pesawat rujukan. Formula ini mesti dilaksanakan bila W/H<0.35 dan T/H<0.25

Ia boleh dilihat dari formula bahawa faktor utama yang mempengaruhi impedance karakteristik adalah (1) konstan dielektrik Er, (2) tebal dielektrik H, (3) lebar wayar W, dan (4) tebal tembaga wayar T. Oleh itu, impedance karakteristik dan bahan substrat (Hubungan antara papan lapisan tembaga) sangat dekat, Jadi pilihan bahan substrat sangat penting dalam rancangan PCB.

2. Permanen dielektrik bahan dan pengaruhnya

Pemegang dielektrik bahan ditentukan oleh pembuat bahan pada frekuensi 1Mhz. Bahan yang sama yang dihasilkan oleh pembuat berbeza adalah berbeza kerana kandungan resin berbeza. Ujian ini mengambil kain kaca epoksi sebagai contoh untuk mempelajari hubungan antara konstan dielektrik dan perubahan frekuensi. konstan dielektrik menurun dengan meningkat frekuensi. Oleh itu, konstan dielektrik bahan patut ditentukan mengikut frekuensi operasi dalam aplikasi praktik. Secara umum, nilai rata-rata boleh digunakan untuk memenuhi keperluan. Kelajuan penghantaran isyarat dalam bahan dielektrik akan menurun dengan meningkat konstan dielektrik. Oleh itu, untuk mendapatkan kelajuan penghantaran isyarat tinggi, konstan dielektrik bahan mesti dikurangi, dan pada masa yang sama, perlu mendapatkan kelajuan penghantaran tinggi. Guna nilai perlahan karakteristik tinggi, dan nilai perlahan karakteristik tinggi mesti pilih bahan konstan dielektrik rendah.

3. Kesan lebar dan tebal wayar

Lebar wayar adalah salah satu parameter utama yang mempengaruhi perubahan impedance karakteristik. Figur menggunakan garis microstrip permukaan sebagai contoh untuk memperlihatkan hubungan antara nilai impedance dan lebar wayar. Ia boleh dilihat dari angka bahawa apabila lebar wayar berubah dengan 0.025mm, nilai impedance akan berubah dengan 5-6 ohms. Dalam produksi sebenar, jika foil tembaga 18μm digunakan untuk mengawal kemudahan permukaan garis isyarat, toleransi variasi lebar wayar yang dibenarkan Ia adalah ± 0.015mm. Jika toleransi perubahan kemudahan kawalan adalah foil tembaga 35μm, - toleransi variasi lebar wayar yang dibenarkan ialah 0. 025mm. Ia boleh dilihat bahawa perubahan lebar wayar yang dibenarkan dalam produksi akan menyebabkan perubahan besar dalam nilai impedance. Lebar ditentukan oleh desainer menurut pelbagai keperluan desain. Ia tidak hanya perlu memenuhi keperluan kapasitas pembawa wayar dan meningkat suhu, tetapi juga mendapatkan nilai impedance yang diinginkan. Ini memerlukan pembuat untuk memastikan lebar garis memenuhi keperluan desain semasa produksi dan mengubahnya dalam julat toleransi untuk memenuhi keperluan impedance. Ketempatan wayar juga ditentukan mengikut kapasitas bawaan semasa yang diperlukan konduktor dan meningkat suhu yang dibenarkan. Untuk memenuhi keperluan penggunaan dalam produksi, tebal lapisan peletak adalah umumnya 25μm rata-rata, dan tebal wayar adalah sama dengan tebal foli tembaga ditambah tebal lapisan peletak. Perlu dicatat bahawa sebelum elektroplating, permukaan wayar mesti bersih, dan seharusnya tiada sisa-sisa dan memperbaiki minyak hitam, yang akan menyebabkan tembaga tidak dipotong semasa elektroplating, yang akan mengubah tebal wayar setempat dan mempengaruhi nilai pengendalian karakteristik. Selain itu, anda mesti berhati-hati dalam proses berus, tidak mengubah tebal wayar dan menyebabkan nilai impedance berubah.

4. Kesan tebal tengah H

Ia boleh dilihat dari formula bahawa impedance karakteristik adalah proporsional dengan logaritma alami dari tebal dielektrik. Oleh itu, ia boleh dilihat bahawa semakin tebal tebal dielektrik, semakin besar nilai impedance, jadi tebal dielektrik adalah faktor utama lain yang mempengaruhi nilai ketentangan karakteristik. Kerana lebar wayar dan konstan dielektrik bahan telah ditentukan sebelum pembuatan, keperluan proses tebal wayar juga boleh digunakan sebagai nilai tetap, jadi mengawal tebal laminat (tebal dielektrik) adalah kaedah utama untuk mengawal pengendalian karakteristik dalam pembuatan. Dari angka, hubungan antara nilai impedance karakteristik dan perubahan dalam tebal dielektrik boleh dicat. Ia boleh dilihat dari angka bahawa apabila tebal medium berubah dengan 0.025mm, ia akan menyebabkan perubahan yang sepadan dalam nilai impedance +5-8 ohms. Dalam proses produksi sebenar, perubahan yang dibenarkan dalam tebal setiap lapisan akan menyebabkan nilai impedance berubah besar. Perubahan besar. Dalam produksi sebenar, jenis prepreg berbeza dipilih sebagai medium pengisihan, dan tebal medium pengisihan ditentukan mengikut bilangan prepreg. Ambil garis microstrip permukaan sebagai contoh: rujuk ke gambar semasa proses produksi. Tentukan konstan dielektrik bahan pengisihan pada frekuensi operasi yang sepadan, dan kemudian guna formula untuk mengira nilai impedance yang sepadan, dan kemudian mengikut nilai lebar wayar dan nilai impedance yang diusulkan oleh pengguna, cari kelebihan dielektrik yang sepadan melalui graf, Kemudian menurut yang dipilih Ketebasan laminat dan foil tembaga menentukan jenis dan bilangan prepreg.

Ia boleh dilihat dari gambar bahawa rancangan struktur garis microstrip mempunyai nilai impedance karakteristik yang lebih tinggi daripada rancangan garis strip di bawah tebal dielektrik dan bahan yang sama, biasanya 20Ω-40Ω. Oleh itu, rancangan struktur garis microstrip kebanyakan digunakan untuk penghantaran isyarat digital frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi. Pada masa yang sama, nilai impedance karakteristik akan meningkat sebagai tebal medium meningkat. Oleh itu, bagi sirkuit frekuensi tinggi dengan nilai impedance karakteristik yang ketat dikawal, keperluan ketat patut ditempatkan pada ralat tebal dielektrik laminat lapisan tembaga. Secara umum, tebal dielektrik laminat lapisan tembaga tidak berubah lebih dari 10%. Untuk papan berbilang lapisan, tebal dielektrik masih proses. Faktor, terutama berkaitan dengan proses laminasi berbilang lapisan, juga perlu dikawal dengan teliti.

Kesimpulan 5

Dalam produksi sebenar, perubahan ringan dalam lebar dan tebal wayar, konstan dielektrik bahan pengisihan, dan tebal medium pengisihan akan menyebabkan penghalang karakteristik berubah. Selain itu, pengendalian karakteristik juga akan berkaitan dengan faktor produksi lain, jadi untuk mencapai pengendalian karakteristik pengendalian pemerintah mesti memahami faktor yang mempengaruhi perubahan nilai pengendalian karakteristik, menguasai syarat produksi sebenar, / dan menyesuaikan setiap parameter proses mengikut keperluan desainer untuk membuat perubahan dalam julat toleransi yang dibenarkan untuk mendapatkan nilai impedance yang diinginkan.