Teknik PCB - Mengapa papan sirkuit dirancang untuk impedance?

Apa makna impedance pada papan sirkuit PCB, dan mengapa papan sirkuit PCB memerlukan impedance? Artikel ini pertama-tama memperkenalkan apa impedance dan jenisnya, kemudian ia memperkenalkan mengapa papan sirkuit PCB sepatutnya impedance, dan akhirnya menjelaskan makna impedance kepada papan sirkuit PCB.

01

Apa itu impedance?

Dalam sirkuit dengan resistensi, induktansi, dan kapasitasi, halangan untuk arus bertukar dipanggil impedance. Impedance sering diwakili oleh Z, yang merupakan nombor kompleks. Bahagian sebenar dipanggil perlawanan, dan bahagian imajinasi dipanggil reaksi. Kesan penghalang kapasitasi pada arus bertukar dalam sirkuit dipanggil reaksi kapasitatif, dan kesan penghalang induktif pada arus bertukar dalam sirkuit dipanggil Untuk reaksi induktif, kesan penghalang kapasitasi dan induktif pada arus bertukar dalam sirkuit dipanggil kolektif reaksi. Unit impedance adalah ohms.

02

Jenis kemudahan

(1) Impedan karakteristik

Dalam produk maklumat elektronik seperti komputer dan komunikasi tanpa wayar, tenaga yang dihantar dalam sirkuit PCB adalah isyarat gelombang kuasa dua (dipanggil denyutan) yang terdiri dari tegangan dan masa. Keperlawanan yang ia hadapi adalah ia dipanggil impedance karakteristik.

(2) Impedansi berbeza

Dua bentuk gelombang isyarat yang sama dengan polariti bertentangan adalah input pada hujung pemandu, yang secara berdasarkan dihantar oleh dua garis perbezaan, dan dua isyarat perbezaan ditambah pada hujung penerima. Impedansi perbezaan adalah impedance Zdiff antara dua wayar.

(3) Impedansi mod pelik

Nilai impedance satu garis ke bawah dua garis adalah sama dengan nilai impedance dua garis.

(4) Bahkan impedance mod

Dua bentuk gelombang isyarat yang sama dengan polariti yang sama adalah input ke hujung pemacu, dan impedance Zcom apabila dua wayar bersambung.

(5) Impedansi mod umum

Impedansi Zoe salah satu daripada dua garis ke tanah sama dengan nilai Impedansi dua garis, yang biasanya lebih besar daripada Impedansi mod pelik.

03

Mengapa papan sirkuit PCB memerlukan impedance

Impedasi papan sirkuit PCB merujuk kepada parameter resistensi dan reaksi, yang menghalangi arus bertukar. Dalam produksi papan sirkuit PCB, proses impedance adalah penting. Alasan adalah seperti ini:

1. Sirkuit bawah PCB patut pertimbangkan pemalam dan pemasangan komponen elektronik. Selepas pemalam, prestasi konduktiviti dan penghantaran isyarat patut dianggap. Oleh itu, semakin rendah impedance, semakin baik, dan resistiviti seharusnya kurang dari 1 per sentimeter kuasa dua. 6 atau kurang.

2. Semasa proses produksi PCB, papan sirkuit PCB perlu melalui langkah proses seperti tenggelam tembaga, elektroplating tin (atau plating kimia, atau tin serpihan panas), penyelamatan konektor, dll., dan bahan yang digunakan dalam pautan ini mesti memastikan resistensi rendah, Untuk memastikan penghalang keseluruhan papan sirkuit rendah untuk memenuhi keperluan kualiti produk dan boleh beroperasi secara biasa.

3. Tinning papan sirkuit PCB adalah yang paling susah untuk masalah dalam seluruh produksi papan sirkuit, dan ia adalah pautan kunci yang mempengaruhi impedance. Kecacatan terbesar penutup tin tanpa elektro adalah perubahan warna mudah (mudah untuk dioksidasi atau halus) dan kemudahan tentera yang tidak baik, yang akan membawa kepada kesulitan tentera papan sirkuit, impedance tinggi, konduktiviti elektrik yang tidak baik, atau ketidakstabilan prestasi papan keseluruhan.

4. Ada pelbagai transmisi isyarat dalam konduktor dalam papan sirkuit PCB. Apabila frekuensi mesti ditambah untuk meningkatkan kadar penghantarannya, jika litar itu sendiri berbeza kerana faktor seperti cetakan, tebal tumpukan, lebar wayar, dll., nilai penghalang akan berubah. Sehingga isyarat ini terganggu dan prestasi papan sirkuit terganggu, jadi perlu mengawal nilai impedance dalam julat tertentu.

04

Maknanya impedance pada papan sirkuit PCB

Untuk industri elektronik, menurut penyelidikan industri, kelemahan paling mematikan penutup tin tanpa elektro adalah perubahan warnanya mudah (mudah untuk diuksidasi atau lembut), ciri-ciri pemberontakan yang lemah membuat ia sukar untuk ditetapkan, dan impedance tinggi membawa kepada konduktiviti elektrik atau ketidakstabilan dalam prestasi papan keseluruhan. Whiskers tin panjang mudah menyebabkan sirkuit pendek PCB dan bahkan membakar keluar atau menangkap api.

Dilaporkan bahawa penyelidikan pertama di dalam rumah kimia pada penutup tin adalah Universiti Kunming Sains dan Teknologi pada awal 1990-an, diikuti oleh Guangzhou Tongqian Chemical (perusahaan) pada akhir 1990-an. Sehingga sekarang, industri telah mengakui bahawa dua institusi ini adalah yang terbaik. Di antara mereka, menurut penyelidikan kontak kami, pengamatan percubaan dan ujian tahan jangka panjang banyak syarikat, ia disahkan bahawa lapisan tin-plated Tongqian Chemical adalah lapisan tin murni dengan tahan tahan rendah, dan kualiti konduktiviti dan brazing boleh dijamin kepada tahap tinggi. Tidak heran mereka berani untuk menjamin kepada luar bahawa penutup boleh menyimpan warnanya selama setahun, tiada blistering, tiada peeling, dan wisker tin kekal tanpa apa-apa penutup dan perlindungan anti-tarnishing.

Kerana sirkuit utama papan sirkuit PCB adalah foil tembaga, terdapat lapisan lapisan-lapisan tin pada kongsi solder dari foil tembaga, dan komponen elektronik adalah soldered pada lapisan-lapisan tin-lapisan oleh pasta solder (atau wayar solder). Sebenarnya, pasta askar mencair. Keadaan yang ditetapkan diantara komponen elektronik dan lapisan plating tin adalah tin logam (iaitu, unsur logam dengan konduktiviti yang baik), jadi ia boleh dikatakan dengan mudah bahawa komponen elektronik disambungkan dengan foil tembaga di bawah PCB melalui lapisan plating tin, jadi lapisan plating tin Kebersinaran dan impedance instrumen adalah kunci; tetapi sebelum komponen elektronik disambung, apabila kita menggunakan instrumen secara langsung untuk mengesan impedance, sebenarnya, dua hujung sonda instrumen (atau dipanggil lead ujian) pertama menyentuh foil tembaga di bawah papan PCB. Plating tin di permukaan kemudian disambung dengan foil tembaga di bawah PCB untuk berkomunikasi semasa. Oleh itu, plating tin adalah kunci, kunci yang mempengaruhi impedance dan kunci yang mempengaruhi prestasi seluruh PCB, dan ia juga kunci yang mudah diabaikan.

Seperti yang kita semua tahu, selain daripada bahan sederhana logam, komponen ini adalah konduktor elektrik yang lemah atau bahkan tidak konduktif (juga, ini juga kunci untuk kapasitas distribusi atau kapasitas penyebaran dalam sirkuit), jadi terdapat semacam ini kuasi-konduktif daripada konduktif dalam plating tin dalam kes komponen tin atau campuran, - resistiviti yang wujud atau resistiviti selepas reaksi elektrolisis disebabkan oksidasi atau lembut masa depan dan impedance yang sepadan adalah cukup tinggi (cukup untuk mempengaruhi aras atau transmisi isyarat dalam litar digital) dan impedance karakteristik juga tidak konsisten. Jadi ia akan mempengaruhi prestasi papan sirkuit dan seluruh mesin.

Oleh itu, dalam hal fenomena produksi sosial semasa, bahan penutup dan prestasi di bawah papan PCB adalah sebab yang paling penting dan paling langsung yang mempengaruhi pengendalian karakteristik seluruh PCB. Perubahan, jadi kesan yang mengkhawatirkannya telah menjadi lebih tidak kelihatan dan berubah. Alasan utama untuk menyembunyikannya adalah: pertama, ia tidak boleh dilihat oleh mata telanjang (termasuk perubahannya), dan kedua, ia tidak boleh diukur secara terus-menerus kerana menyembunyikannya. Perubahan variabiliti dengan masa dan kelembapan persekitaran, jadi ia sentiasa mudah diabaikan.