Data PCB - Faktor Impedance yang mempengaruhi papan PCB dan tindakan lawan

Kadar pertumbuhan tahunan industri elektronik akan melebihi 20%, dan Papan PCB industri juga akan meningkat dengan kecenderungan seluruh industri elektronik. Dan lebih dari 20% kadar pertumbuhan. Revolusi teknologi dan perubahan struktur industri dalam industri elektronik dunia membawa peluang dan cabaran baru untuk pembangunan sirkuit cetak. Sirkuit cetak berkembang dengan miniaturisasi, digitizasi, frekuensi tinggi, dan multi-fungsi peralatan elektronik. Sebagai sambungan elektrik dalam peranti elektronik - wayar logam dalam PCB, ia bukan hanya masalah aliran semasa atau tidak. Sebaliknya, ia bertindak sebagai garis penghantaran isyarat. Itu untuk dikatakan, ujian elektrik PCB untuk penghantaran isyarat frekuensi tinggi dan isyarat digital kelajuan tinggi. Ia tidak hanya perlu mengukur sama ada, off, and short circuit of the circuit (or network) meets the requirements, tetapi juga sama ada nilai pengendalian karakteristik berada dalam julat tertentu. Hanya apabila kedua arah ini dipilih, papan cetak memenuhi keperluan. Performasi sirkuit yang disediakan oleh papan sirkuit cetak mesti mampu mencegah refleksi semasa penghantaran isyarat, pastikan isyarat tersembunyi, kurangkan kehilangan transmisi, and play the role of matching impedance so that a complete, boleh dipercayai, bebas gangguan, isyarat transmisi bebas bunyi boleh dicapai. Kertas ini membincangkan masalah kawalan pengendalian karakteristik bagi papan struktur garis garis mikrostrip permukaan yang biasanya digunakan dalam latihan.

1. Garis garis microstrip permukaan dan impedance karakteristik

Keterangan karakteristik garis microstrip permukaan adalah tinggi dan digunakan secara luas dalam latihan. Lapisan luarnya adalah permukaan garis isyarat impedance yang dikawal, dan ia dipisahkan dari permukaan rujukan yang bersebelahan dengan bahan yang mengisolasi.

Untuk struktur garis garis microstrip permukaan, formula untuk menghitung impedance karakteristik ialah:

Z0=87/SQRT(εr+1.41)×ln[(5.98h)/(0.8w+t)]

Z0: Pencegahan karakteristik wayar dicetak:

εr: konstan dielektrik bahan pengisihan:

h: Ketebusan medium antara wayar dicetak dan pesawat rujukan:

w: lebar wayar dicetak:

t: Ketebusan wayar dicetak.

2. Permanen dielektrik bahan dan pengaruhnya

Pemegang dielektrik bahan ditentukan oleh pembuat bahan yang diukur pada frekuensi 1 MHz. Bahan yang sama yang dihasilkan oleh pembuat berbeza adalah berbeza kerana kandungan resin berbeza. Dalam kajian ini, hubungan antara konstan dielektrik dan perubahan frekuensi telah dipelajari dengan mengambil kain kaca epoksi sebagai contoh. konstan dielektrik menurun sebagai peningkatan frekuensi, jadi dalam aplikasi praktik, konstan dielektrik bahan patut ditentukan mengikut frekuensi operasi. Secara umum, nilai rata-rata boleh digunakan untuk memenuhi keperluan, dan kelajuan penghantaran isyarat dalam bahan dielektrik akan menurun dengan peningkatan konstan dielektrik. Oleh itu, untuk mendapatkan kelajuan penghantaran isyarat tinggi, konstan dielektrik bahan mesti dikurangkan, dan pada masa yang sama, perlahan karakteristik tinggi mesti digunakan untuk mendapatkan kelajuan penghantaran tinggi, dan bahan konstan dielektrik rendah mesti dipilih untuk halangan karakteristik tinggi.

3. Kesan lebar dan tebal wayar

Lebar wayar adalah salah satu parameter utama yang mempengaruhi variasi impedance karakteristik. Apabila lebar wayar berubah dengan 0.025mm, perubahan yang sepadan dalam nilai impedance akan menjadi 5~6Ω. Dalam produksi sebenar, jika foil tembaga 18um digunakan untuk permukaan garis isyarat impedance kawalan, toleransi variasi yang dibenarkan bagi lebar wayar adalah ± 0.015mm. Jika toleransi variasi pengendalian kawalan adalah folio tembaga 35um, toleransi variasi lebar wayar yang boleh dibenarkan adalah ±0.003 mm. Ia boleh dilihat bahawa variasi lebar wayar yang dibenarkan dalam produksi akan menyebabkan nilai pengendalian berubah besar. The width of the wire is determined by the designer according to various design requirements. Ia tidak hanya perlu memenuhi keperluan kapasitas pembawa semasa dan meningkat suhu wayar tetapi juga mendapatkan nilai impedance yang diinginkan. Ini memerlukan pembuat untuk memastikan lebar baris memenuhi keperluan desain dan perubahan 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 penutup biasanya adalah 25um rata-rata. Lebar wayar sama dengan lebar lembaga tambah lebar lembaga. Perlu dicatat bahawa permukaan wayar seharusnya bersih sebelum elektroplating, dan seharusnya tidak ada sisa dan memotong minyak hitam sehingga tembaga tidak dipotong semasa elektroplating, yang akan mengubah tebal wayar setempat dan mempengaruhi nilai pengendalian karakteristik. Selain itu, dalam proses menggosok papan, anda mesti berhati-hati untuk tidak mengubah tebal wayar dan menyebabkan nilai impedance berubah.

4. Influence of dielectric thickness (h)

Ia boleh dilihat dari formula (1) bahawa impedance karakteristik Z0 adalah proporsional dengan logaritma alami dari tebal dielektrik, jadi ia boleh dilihat bahawa semakin tebal tebal dielektrik, semakin besar Z0, jadi tebal dielektrik adalah faktor utama lain yang mempengaruhi nilai perlahan karakteristik. Kerana lebar wayar dan konstan dielektrik bahan telah ditentukan sebelum produksi, keperluan proses kelebihan wayar juga boleh digunakan sebagai nilai tetap, jadi mengawal kelebihan laminat (kelebihan dielektrik) adalah cara utama untuk mengawal pengendalian karakteristik dalam produksi. Hubungan antara nilai impedance karakteristik dan perubahan dalam tebal medium diperoleh. Apabila tebal medium berubah dengan 0.025mm, ia akan menyebabkan perubahan yang sepadan dalam nilai impedance +5 hingga 8Ω. Dalam proses produksi sebenar, variasi yang boleh dibenarkan dalam tebal setiap lapisan laminat 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, menentukan konstan dielektrik bahan pengisihan pada frekuensi operasi yang sepadan, kemudian guna formula untuk mengira Z0 yang sepadan, dan kemudian cari kelebihan dielektrik yang sepadan mengikut nilai lebar wayar dan nilai dihitung Z0 yang diusulkan oleh pengguna. Kemudian menentukan jenis dan bilangan prepreg mengikut tebal laminat dan foli tembaga yang dipilih.

Kesan tebal dielektrik struktur berbeza pada Z0

Berbanding dengan rancangan garis garis garis, rancangan struktur garis garis mikrogaris mempunyai nilai impedance karakteristik yang lebih tinggi di bawah tebal dielektrik dan bahan yang sama, yang biasanya 20-40Ω lebih besar. 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 dengan meningkat tebal dielektrik. Oleh itu, bagi garis frekuensi tinggi dengan nilai impedance karakteristik yang ketat dikawal, keperluan ketat patut ditempatkan pada ralat ketinggian dielektrik laminat tebal. Secara umum, perubahan dalam tebal dielektrik tidak sepatutnya melebihi 10%. Untuk papan berbilang-lapisan, kelebihan media juga faktor pemprosesan, terutama apabila ia berkaitan dengan proses laminasi berbilang-lapisan, jadi ia juga patut dikawal dengan teliti.

5. Kesimpulan

Dalam produksi sebenar, perubahan ringan dalam lebar dan tebal wayar, konstan dielektrik bahan pengisihan, dan tebal media yang mengisolasi akan menyebabkan nilai impedance yang berkarateristik berubah, dan nilai penghalang karakteristik juga berkaitan dengan faktor produksi lain. Oleh itu, untuk menyedari kawalan pengendalian karakteristik, Pembuat mesti memahami faktor yang mempengaruhi perubahan nilai impedance karakteristik, menguasai keadaan produksi sebenar, dan menyesuaikan pelbagai parameter proses mengikut keperluan desainer untuk membuat perubahan dalam julat toleransi yang dibenarkan. Untuk mendapatkan nilai impedance yang diinginkan pada Papan PCB.