Teknik PCB - Apa yang merupakan impedance yang berkaitan

1. Keperlawanan

Apabila arus AC mengalir melalui konduktor, perlawanan dipanggil impedance, yang sepadan dengan Z, dan unit adalah Ω.

Keperlawanan pada masa ini berbeza dari yang semasa DC. Selain perlawanan perlawanan, terdapat masalah perlawanan reaksi induktif (XL) dan reaksi kapasitif (XC).

Untuk membezakan perlawanan arus langsung, perlawanan yang ditemui oleh arus bertukar dipanggil impedance (z).

Z=â™R2 +(XL -XC)2

2. Impedance (z)

Dalam tahun-tahun terakhir, dengan peningkatan dan aplikasi integrasi IC, frekuensi dan kelajuan penghantaran isyarat semakin meningkat. Oleh itu, apabila penghantaran isyarat (penghantaran) mencapai nilai tertentu, ia akan dipengaruhi oleh wayar PCB sendiri, yang menyebabkan kerosakan serius atau kehilangan lengkap isyarat penghantaran. Ini menunjukkan bahawa "benda" mengalir melalui wayar PCB bukan semasa, tetapi penghantaran isyarat gelombang kuasa dua atau denyutan tenaga.

3. Kawalan impedance karakteristik (Z0)

Penolakan transmisi "isyarat" di atas, juga dikenali sebagai "impedance karakteristik", mewakili simbol Z0.

Oleh itu, ia tidak cukup untuk menyelesaikan masalah "on", "off" dan "sirkuit pendek" pada wayar PCB, tetapi juga untuk mengawal pengendalian karakteristik wayar. Dengan kata lain, kualiti garis penghantaran untuk penghantaran kelajuan tinggi dan penghantaran isyarat frekuensi tinggi jauh lebih ketat daripada yang wayar penghantaran. Ia bukan lagi pass ujian "open / short circuit", atau notch, burr tidak melebihi 20% lebar baris. Ia mesti diperlukan untuk mengukur nilai impedance karakteristik, dan impedance seharusnya dikawal dalam toleransi, jika tidak, ia hanya dicabut dan tidak boleh diubah kerja.

Mengapa impedance karakteristik PCB perlu dikawal

1. Apabila peralatan elektronik (komputer, mesin komunikasi) berfungsi, isyarat yang dihantar oleh pemandu akan mencapai penerima melalui garis penghantaran PCB. Apabila isyarat dihantar dalam garis isyarat papan sirkuit cetak, nilai impedance karakteristik Z0 mesti sepadan dengan "impedance elektronik" komponen kepala dan ekor, sehingga "tenaga" dalam isyarat boleh dihantar sepenuhnya.

2. Apabila kualiti papan sirkuit dicetak lemah dan Z0 melebihi toleransi, isyarat yang dihantar akan mempunyai masalah seperti refleksi, dispersion, perlahan atau lambat. Dalam kes serius, isyarat yang salah akan dihantar dan komputer akan rosak.

3. Pemilihan langsung plat dan kawalan proses produksi, Z0 pada papan pelbagai lapisan boleh memenuhi spesifikasi yang diperlukan oleh pelanggan. Semakin tinggi impedance elektronik, semakin cepat kelajuan pemindahan. Oleh itu, Z0 PCB mesti diperbaiki untuk memenuhi keperluan komponen yang sepadan. Hanya apabila Z0 adalah kualifikasi, ia boleh dianggap sebagai produk kualifikasi yang diperlukan oleh isyarat kelajuan tinggi atau frekuensi tinggi.

Hubungan antara pengendalian karakteristik Zo bahan PCB dan PCB dan proses PCB

Formula impedance karakteristik Z0 bagi struktur garis microstrip PCB: Z0 = 87 / R + 1.41 ln5.98h / (0.8W + T)

Dimana: ε R - konstan dielektrik H - tebal dielektrik W - lebar konduktor T - tebal konduktor

Semakin rendah εR papan, semakin mudah ia untuk meningkatkan nilai Z0 sirkuit PCB dan sepadan dengan nilai impedance output komponen kelajuan tinggi.

1. Impedansi karakteristik Z0 adalah secara bertentangan proporsional dengan εR plat

Z0 meningkat dengan meningkat tebal tengah. Oleh itu, untuk sirkuit frekuensi tinggi ketat Z0, ralat ketinggian tengah substrat laminat clad tembaga diperlukan ketat. Secara umum, perubahan tebal tengah tidak sepatutnya melebihi 10%.

2. Influence of dielectric thickness on characteristic impedance Z0

Dengan peningkatan ketepatan garis, peningkatan ketepatan tengah akan menyebabkan peningkatan gangguan elektromagnetik. Oleh itu, dengan meningkat ketepatan kawat konduktor, ketepatan medium patut dikurangkan untuk menghapuskan atau mengurangkan isyarat tersesat atau saling bercakap disebabkan oleh gangguan elektromagnetik, atau untuk mengurangkan εR, supaya memilih substrat εr rendah.

Menurut pengendalian karakteristik Z0 bagi struktur garis microstrip, formula ialah: Z0 = 87 / R + 1.41 ln5.98h / (0.8W + T)

Ketebasan foil tembaga (T) adalah faktor penting yang mempengaruhi Z0. Lebih besar tebal wayar, lebih kecil Z0. Tetapi julat variasi adalah relatif kecil.

3. Influence of copper foil thickness on characteristic impedance Z0

Semakin tipis tebing foli tembaga, nilai Z0 yang lebih tinggi boleh dicapai, tetapi perubahan tebing mempunyai sedikit kontribusi kepada Z0.

Kontribusi foil tembaga tipis kepada Z0 lebih tepat daripada foil tembaga tipis dalam menghasilkan wayar halus untuk memperbaiki atau mengawal Z0.

Menurut formula:

Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / (0.8W+T)

Lebar garis W lebih kecil, Z0 lebih besar; mengurangi lebar wayar boleh meningkatkan kemudahan karakteristik.

Kesan perubahan lebar garis pada Z0 jauh lebih jelas daripada yang tebal garis.

4. Influence of conductor width on characteristic impedance Z0

Z0 meningkat dengan cepat dengan ketat lebar baris W. Oleh itu, untuk mengawal Z0, lebar baris mesti dikawal secara ketat. Pada masa ini, lebar garis penghantaran isyarat W bagi kebanyakan garis frekuensi tinggi dan garis digital kelajuan tinggi ialah 0.10 atau 0.13 mm. Secara tradisional, penyelesaian kawalan lebar garis ialah ± 20%. Untuk produk elektronik konvensional tanpa garis penghantaran, wayar PCB (panjang wayar "1 / 7 panjang gelombang isyarat") boleh memenuhi keperluan, tetapi untuk garis penghantaran isyarat dengan kawalan Z0, penjelasan lebar wayar PCB adalah ± 20%, yang tidak dapat memenuhi keperluan. Kerana ralat Z0 lebih daripada ± 10%.

Kawalan pengendalian karakteristik PCB dan kawalan proses PCB

1. Pengurusan dan pemeriksaan produksi filem PCB

Suhu konstan dan bilik kelembapan (21 ± 2 ° C, 55 ± 5%), bumbung debu, pembayaran lebar garis.

2. Projek panel PCB

Pinggir panel tidak sepatutnya terlalu sempit, penutup sepatutnya seragam, dan plating ditambah katod palsu sepatutnya digunakan untuk menyebarkan semasa;

Sampel piawai (kupon) direka untuk menguji Z0.

3. Pencetakan PCB

Parameter proses ketat, mengurangi kerosakan sisi dan melakukan pemeriksaan pertama;

Kurangkan tembaga sisa, sampah dan sampah tembaga pada pinggir wayar;

Semak lebar garis dan kawal dalam julat yang diperlukan (± 10% atau ± 0.02mm).

4. Pemeriksaan PCBAoi

Untuk isyarat kelajuan tinggi 2GHz, walaupun ruang 0.05mm, ia mesti dicabut; kunci ialah mengawal lebar baris dan cacat lapisan dalaman.

5. Laminasi PCB

Laminator vakum, mengurangkan tekanan, mengurangkan aliran lem, cuba untuk menyimpan lebih banyak resin, kerana resin mempengaruhi ε R, lebih banyak penyimpanan resin, εr akan lebih rendah. Kawalan toleransi tebal laminasi. Kerana tebal plat tidak seragam, ia bermakna perubahan tebal tengah akan mempengaruhi Z0.

6. Pilih substrat PCB

Secara langsung mengikut keperluan pelanggan pembersihan jenis plat. Model salah, εR salah, tebal plat salah, proses penghasilan PCB yang betul, sampah yang sama. Kerana Z0 sangat terkesan oleh εR.

7. Topeng tentera PCB

Dalam teori, tebal penywelding perlawanan tidak sepatutnya terlalu tebal, tetapi sebenarnya, pengaruh tidak terlalu besar. Permukaan konduktor tembaga terkena udara (εr = 1), jadi nilai diukur Z0 lebih tinggi. Namun, nilai Z0 akan menurun 1-3 Ω selepas perlawanan penywelding, kerana εr penywelding perlawanan adalah 4.0, yang jauh lebih tinggi daripada udara.

8. Penyerapan air PCB

Papan berbilang lapisan selesai patut mengelakkan penyorban air sebanyak mungkin, kerana εr = 75 air akan membawa titik besar dan kesan tidak stabil kepada Z0.

Ia adalah kelebihan dielektrik yang mempengaruhi kemudahan karakteristik PCB, diikuti oleh konstan dielektrik, lebar wayar dan kelebihan wayar. Apabila substrat dipilih, perubahan εR dan H adalah kecil, dan t mudah dikawal, tetapi sukar mengawal lebar baris W dalam ± 10%. Selain itu, masalah lebar baris termasuk lubang pinhole, notch dan tekanan pada wayar. Dalam suatu cara, cara yang efektif dan penting untuk mengawal Z0 adalah mengawal dan menyesuaikan lebar baris PCB.