Berita PCB - Kesan teknologi papan litar PCB pada kawalan impedance dan penyelesaiannya

Cina berada dalam situasi yang baik untuk perbaikan dan membuka pusat pembinaan ekonomi. Kadar pertumbuhan tahunan industri elektronik akan melebihi 20%, dan dependensi industri papan sirkuit cetak akan melebihi 20%. Revolusi teknologi industri elektronik dunia dan perubahan struktur industri telah 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 hanya masalah semasa, tetapi juga garis penghantaran isyarat. Maksudnya, untuk melakukan ujian elektrik bagi isyarat frekuensi tinggi dan penghantaran isyarat digital kelajuan tinggi pada PCB, perlu tidak hanya mengukur sama ada sirkuit penutup dan pendek yang memenuhi keperluan, tetapi juga untuk mengukur sama ada nilai pengendalian karakteristik berada dalam julat tertentu berkualifikasi. Hanya jika kedua arah ini mempunyai kuasa, papan sirkuit boleh memenuhi keperluan.

Performasi sirkuit yang disediakan oleh papan sirkuit cetak mesti mampu memastikan tiada refleksi dalam proses penghantaran isyarat, menyimpan integriti isyarat, mengurangkan kehilangan penghantaran, dan bermain peran yang sepadan dengan impedance, untuk mendapatkan isyarat penghantaran lengkap, boleh dipercayai, tepat, dan tanpa bunyi. Artikel ini membincangkan kawalan pengendalian karakteristik bagi papan struktur mikrostrip permukaan berbilang lapisan.

1. Garis garis microstrip permukaan dan impedance karakteristik

Garis microstrip permukaan mempunyai impedance karakteristik tinggi dan digunakan secara luas dalam latihan. Lapisan luar adalah pesawat garis isyarat yang mengawal impedance. Ia dipisahkan dari pesawat datum bersebelahan dengan bahan mengisolasi

A. Microstrip

Z={87/[sqrt(ER+1.41)]}ln[5.98h/(0.8W+T)], di mana W ialah lebar garis, T ialah tebal helaian tembaga, h ialah jarak dari garis ke pesawat rujukan, dan ER ialah konstan dielektrik bahan PCB. Formula ini hanya boleh dilaksana bila 0.1<(w/h)<2.0 dan 1<(ER)<15.

Baris garis B

Z=[60/Sqt(ER)] Ln {4H/(0.67π(0.8W+T)}, di mana H adalah jarak antara dua pesawat rujukan, dan garis berada di tengah dua pesawat rujukan. Formula ini hanya sesuai untuk 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 baris W, dan (4) tebal tembaga T. Oleh itu, impedance karakteristik adalah terkait dengan bahan substrat (laminat cakar tembaga), jadi pilihan bahan substrat adalah sangat penting dalam rancangan PCB.

2. Permanen dielektrik bahan dan pengaruhnya

Permanen dielektrik bahan ditentukan oleh pembuat bahan, dan frekuensi ialah 1MHz. Bahan yang sama yang dihasilkan oleh pembuat berbeza berbeza kerana kandungan resin berbeza. Mengambil kain kaca epoksi sebagai contoh, hubungan antara konstan dielektrik dan perubahan frekuensi telah dipelajari. konstan dielektrik menurun semasa frekuensi meningkat, jadi dalam aplikasi praktik, konstan dielektrik bahan patut ditentukan mengikut frekuensi operasi. Dalam keadaan normal, nilai purata boleh memenuhi keperluan. Kelajuan penghantaran isyarat dalam bahan dielektrik akan menurun dengan meningkat konstan dielektrik. Oleh itu, untuk mendapatkan kelajuan penghantaran isyarat yang lebih tinggi, konstan dielektrik bahan mesti dikurangkan, dan perlahan karakteristik tinggi mesti digunakan untuk mendapatkan penghantaran yang lebih tinggi. Kelajuan.

3. Kesan lebar dan tebal wayar

Lebar baris adalah salah satu parameter utama yang mempengaruhi perubahan impedance karakteristik. Mengambil garis microstrip permukaan sebagai contoh, hubungan antara nilai impedance dan lebar garis telah dijelaskan. 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 18 ohms digunakan untuk mengawal impedance μ dari kapal garis isyarat, toleransi perubahan lebar konduktor adalah ±0.015mm, jika toleransi perubahan impedance adalah 35μ, ia boleh dilihat bahawa perubahan yang dibenarkan lebar konduktor dalam produksi akan membawa impedance perubahan besar dalam nilai. Lebar wayar ditentukan oleh desainer menurut perlukan desain berbeza. Ia diperlukan untuk memenuhi kapasitas pembawa semasa dan keperluan meningkat suhu wayar, tetapi juga untuk mencapai nilai impedance yang dijangka. 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 wayar dan suhu yang dibenarkan meningkat. Dalam produksi, untuk memenuhi keperluan penggunaan, tebal rata-rata penutup adalah 25μm. Ketebusan wayar sama dengan tebusan foil tembaga ditambah tebusan penutup. Perlu dicatat bahawa sebelum elektroplating, permukaan wayar harus disimpan bersih, dan seharusnya tidak ada sisa dan minyak hitam di papan perbaikan. Sebagai hasilnya, semasa proses elektroplating, tembaga tidak elektroplating, dan tebal konduktor setempat berubah, dengan itu mempengaruhi nilai impedance karakteristik. Selain itu, dalam proses berus papan, berhati-hati untuk tidak mengubah tebal wayar untuk menyebabkan perubahan dalam nilai impedance.

4. Kesan tebal tengah H

Ia boleh dilihat dari formula bahawa impedance karakteristik adalah proporsional dengan logaritma alami dari tebal dielektrik. Oleh itu, semakin tebal dielektrik, semakin besar nilai impedance. Oleh itu, tebal dielektrik adalah faktor utama yang lain yang mempengaruhi nilai perlahan karakteristik. Oleh kerana lebar baris dan konstan dielektrik bahan telah ditentukan sebelum produksi, keperluan proses tebal baris juga boleh digunakan sebagai nilai tetap, jadi mengawal tebal laminat (tebal dielektrik) adalah cara utama untuk mengawal pengendalian karakteristik dalam produksi. Hubungan antara nilai kemudahan karakteristik dan perubahan dalam tebal medium boleh dicapai dari figur. Ia boleh dilihat dari figur bahawa apabila tebal medium berubah dengan 0.025mm, nilai kemudahan berubah dengan +5-8 ohms. Dalam proses produksi sebenar, perubahan dalam tebal yang dibenarkan setiap lapisan akan menyebabkan perubahan besar dalam nilai impedance. Dalam produksi sebenar, jenis prepreg berbeza dipilih sebagai medium pengisihan, dan tebal medium pengisihan ditentukan mengikut bilangan prepreg. Ambil garis garis microstrip permukaan sebagai contoh: dalam proses produksi, anda boleh rujuk ke diagram untuk menentukan konstan dielektrik bahan pengisihan pada frekuensi operasi yang sepadan, dan kemudian guna formula untuk mengira nilai impedance yang sepadan. Menurut nilai lebar baris pengguna dan nilai impedance yang dihitung, cari tebal medium yang sepadan melalui kad, dan kemudian menentukan jenis dan kuantiti prepreg mengikut tebal laminat dan foli tembaga.

Ia boleh dilihat dari gambar bahawa apabila tebal dielektrik dan bahan adalah sama, reka struktur garis microstrip mempunyai nilai impedance karakteristik yang lebih tinggi daripada struktur garis strip, biasanya 20Ω-40Ω. Oleh itu, struktur microstrip kebanyakan digunakan untuk penghantaran isyarat digital frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi. Pada masa yang sama, impedance karakteristik meningkat semasa tebal medium meningkat. Oleh itu, untuk sirkuit frekuensi tinggi dengan nilai impedance karakteristik yang ketat dikawal, keperluan ketat ditempatkan pada ralat tebal dielektrik laminat cakar tembaga. Secara umum, tebal medium tidak berubah lebih dari 10%. Untuk papan berbilang-lapisan, kelebihan media masih faktor pemprosesan, terutama berkaitan dengan proses laminasi berbilang-lapisan, jadi ia mesti dikawal secara ketat.

5. Kesimpulan

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, nilai impedance karakteristik juga berkaitan dengan faktor produksi lain. Oleh itu, untuk mengawal pengendalian karakteristik, penghasil PCB mestilah memahami faktor yang mempengaruhi perubahan nilai pengendalian karakteristik menurut keperluan desainer, menguasai syarat produksi sebenar, dan menyesuaikan parameter proses dalam julat toleransi yang dibenarkan untuk mendapatkan nilai pengendalian yang diperlukan.