Teknik PCB - Discussion on PCB characteristic impedance control accuracy

Dengan pembangunan cepat penghantaran isyarat sirkuit dipimpin komputer, salah satu isu yang paling penting ialah PCB diperlukan untuk menjaga kestabilan isyarat semasa penghantaran isyarat kelajuan tinggi tanpa cacat, yang memerlukan pengendalian karakteristik PCB yang digunakan. Ketepatan kawalan meningkat. Meletakkan keperluan yang lebih ketat pada ketepatan kawalan impedance karakteristik, yang sebenarnya adalah cabaran besar untuk penghasil PCB. Oleh itu, artikel ini membahas bagaimana untuk memenuhi keperluan ketat kawalan pengendalian ketat pelanggan. Rakan-rakan membantu.

1 Perkenalan

Dengan pembangunan cepat produk elektronik, ini memerlukan kawalan impedance karakteristik PCB yang digunakan untuk mencapai ketepatan tinggi. Menganggap kemajuan komputer kelajuan tinggi sebagai contoh, ia boleh menunjukkan perkembangan permintaan ini.

Awalnya, keperluan akurasi kawalan ±10% untuk PCB telah ditetapkan oleh aplikasi modul DRAM Rambus Direkt (RIMM) dengan isyarat frekuensi 800MHz dalam sirkuit. Ini untuk memastikan litar dalaman hos komputer dan tukar mencapai operasi kelajuan lebih tinggi. Bukan sahaja produk komputer yang dilengkapi dengan RIMM, tetapi banyak produk elektronik juga memerlukan sirkuit pada substrat untuk sepadan dengan baik. Ketepatan kawalan penghalang karakteristik papan PCB yang digunakan oleh beberapa pelanggan tidak terbatas kepada ±15% atau ±10% asal. beberapa keperluan ketepatan kawalan impedance meningkat ke ±8% atau bahkan ±5%, yang sebenarnya adalah cabaran besar untuk penghasil PCB. Artikel ini terutama fokus pada bagaimana untuk memenuhi keperluan ketat kawalan penghalangan pelanggan, dan berharap untuk membantu rakan-rakan penghasilan PCB.

2. Analisis ketepatan kawalan kemudahan

Secara umum, ia mudah bagi sistem garis penghantaran papan pelbagai lapisan untuk mencapai 60±10%Ω, tetapi ia agak sukar untuk mencapai 75±5%Ω, atau bahkan 50±5%Ω. Ralat 5% bahkan untuk yang mempunyai spesifikasi teknikal yang lebih tinggi. Ia tidak biasa dalam aplikasi, tetapi masih ada beberapa pelanggan yang telah mengajukan keperluan ±5% untuk ketepatan kawalan impedance. Ini contoh untuk memperlihatkan.

Berikut adalah jenis papan yang dihasilkan oleh syarikat kami. Keperlukan papan: papan 4 lapisan, tebal papan selesai 1.0±0.10mm, papan mengadopsi FR4, pelanggan telah dinyatakan struktur laminasi, lihat figura di bawah

2.1 Pengiraan simulasi pengendalian karakteristik PCB

Untuk papan dengan keperluan kawalan impedance, pada masa ini, praktek biasa di kilang PCB adalah untuk merancang beberapa sampel impedance pada kedudukan yang sesuai di sisi papan imposi produksi PCB. Sampel impedance ini mempunyai struktur lapisan dan garis impedance yang sama dengan PCB. Sebelum merancang sampel impedance, beberapa perisian pengiraan impedance akan digunakan untuk simulasi impedance dahulu untuk meramalkan impedance. Di antara mereka, sistem ujian CITS dan perisian pengiraan yang dikembangkan oleh syarikat POLAR British telah digunakan oleh banyak penghasil PCB sejak 1991, dan mereka mudah untuk beroperasi dan mempunyai kemampuan pengiraan berfungsi yang kuat. Bagaimanapun, tidak peduli seberapa kuat sistem ini, kuasa komputernya dan alat penyelesaian medan untuk menghitung impedance semua bergantung pada penggunaan bahan "ideal", dan akan sentiasa ada perbezaan tertentu antara keputusan pengiraan simulasi dan keputusan impedance yang sebenar diukur. Oleh itu, apabila keperluan kawalan pengendalian pelanggan diperlukan untuk ±5%, ia adalah khusus penting untuk menggunakan perisian dengan keperluan pengiraan yang lebih tinggi untuk melaksanakan ramalan simulasi yang lebih tepat. Untuk tujuan ini, kami menggunakan perisian pengiraan terbaru Polar SI8000K kawal penyelesaian cepat impedance dikembangkan oleh syarikat POLAR British untuk simulasi dan meramalkan. Kerana keperluan pelanggan: untuk memenuhi impedance 50±5%Ω, kilang PCB boleh membuat pelarasan yang sesuai kepada struktur laminasi. Lebar garis impedance tidak dapat disesuaikan. Untuk sebab ini, hasil simulasi adalah seperti ini:

2.2 Kawalan proses produksi PCB

2.2.1 Produsi dengan mesin eksposisi cahaya selari

Kerana cahaya yang bukan selari milik sumber cahaya titik, cahaya yang dipancarkan adalah cahaya yang tersebar. Oleh itu, sinar cahaya ini memasuki filem kering fotosensitif atau filem anti-etchant cair lain melalui filem negatif dan dikekspos pada berbeza sudut, dan dikekspos dan dikembangkan. Akan ada perbezaan tertentu antara corak dan corak pada negatif. Cahaya selari diharapkan ke filem kering fotosensitif atau filem lain yang menentang cair dalam arah menegak untuk eksposisi. Oleh itu, lebar wayar yang terkena pada lapisan fotosensitif akan sangat dekat. Lebar wayar pada filem negatif, dengan cara ini, boleh mendapat lebar wayar yang lebih tepat, dengan itu mengurangkan kesan pencerobohan ini pada impedance.

2.2.2 Guna foil tembaga tipis untuk tembaga asas luar

Kerana pembangunan cepat sirkuit halus, foil tembaga tipis telah dikembangkan secara luas dan digunakan sepenuhnya. Ketebasan foil tembaga telah terutama dari 1OZ ke 1/2OZ pada tahun awal, dan 1/3OZ dan 1/4OZ juga telah dikembangkan. Bahkan yang lebih tipis seperti 1/7OZ foil tembaga. Kerana tebal tembaga yang lebih tipis menyebabkan memproduksi dan mengawal lebar wayar dan integriti wayar, dengan demikian membantu untuk memastikan ketepatan kawalan impedance. Oleh kerana tebal tembaga lapisan luar pelanggan adalah 1OZ, kami memilih 1/3OZ foil tembaga untuk lapisan luar papan empat lapisan. Selepas elektroplating berikutnya, ia boleh mencapai tebing permukaan pelanggan 1 OZ tembaga. Perkara kelebihan, yang tidak hanya memenuhi keperluan pelanggan untuk kelebihan tembaga di permukaan, tetapi juga memudahkan kawalan keseluruhan lebar wayar semasa menggambar.

2.2.3 Laminating dengan tekan pemanasan foil tembaga

Kaedah pemanasan laminator adalah pemanasan elektrik dan pemanasan uap, dan syarikat kami menggunakan teknologi vakum berbilang lapisan yang dihasilkan oleh CEDAL, Itali, yang mengadopsi teknologi ADARA. Sistem menggunakan foil tembaga tergulung untuk mengelilingi lapisan prepreg dan dalam. Papan ini dilaminasi satu demi satu. Foil tembaga dihidupkan dalam laminator untuk mencapai kesan pemanasan dan distribusi suhu. Distribusi suhu seluruh papan laminasi boleh mencapai 177±2°C. Kerana pemanasan cepat, distribusi suhu sama. Semasa proses tekanan, cairan resin relatif seragam, tebal dan rata papan laminasi boleh mencapai ±0.025 mm, dan tebal lapisan dielektrik antarlapisan relatif seragam.

2.2.4 Penghasilan menggunakan elektroplating plat keseluruhan

Untuk mendapatkan tebal dan lebar wayar yang relatif seragam untuk memastikan impedance berada dalam julat toleransi yang dinyatakan, PCB dihasilkan secara langsung dengan elektroplating papan penuh selepas holeization, di mana densiti semasa dikurangkan dengan sesuai. Kerana PCB masuk secara langsung selepas penerbangan Plat-penuh elektroplating, dalam keadaan penyelesaian plat tertentu, seluruh permukaan plat menerima ketepatan semasa seragam, jadi ketepatan tembaga seluruh permukaan plat dan lubang adalah relatif seragam, Yang bermanfaat untuk mengawal tebing permukaan dan keseluruhan lebar wayar (kerana tebing tembaga yang tidak sama akan membawa kelemahan kepada keseluruhan pencetakan), yang bermanfaat untuk mengawal pengendalian karakteristik PCB dan pengurangan volatiliti.

2.2.5 Aspek lain

Sudah tentu, untuk memenuhi keperluan pengawal kemudahan 50±5%Ω (50±2.5Ω) pelanggan, garis etching dan minyak hijau skrin sutra juga perlu dikawal untuk memastikan keseluruhan lebar wayar dan tebal lapisan minyak hijau pada permukaan wayar.

2.3 Keukuran kemudahan PCB

Keukuran kemudahan biasanya dilakukan menggunakan reflektometer domain masa (TDR), dan TDR (reflektometer domain masa) telah menjadi teknik yang ditetapkan untuk mengukur kemudahan karakteristik pada papan sirkuit cetak. Keukuran impedance juga sangat penting untuk impedance karakteristik dengan ketepatan ±5%. Ia diperlukan untuk memastikan ketepatan pengukuran, jika tidak ia akan menyebabkan papan dengan kekuatan kualifikasi dikesan secara palsu sebagai tidak kualifikasi.

2.3.1 Guna piawai pengendalian yang boleh dijejaki untuk kalibrasi sebelum pengukuran

Kerana TDR yang digunakan untuk pengukuran impedance adalah alat pengukuran RF dengan ketepatan tinggi, semasa proses pengukuran, pengukuran TDR mesti dilakukan dalam keadaan DC yang sama di hujung depan dan hujung belakang jejak. Oleh itu, lebih baik menggunakan garis udara rujukan yang telah dikalibrasi kepada piawai yang boleh dijejak. Penggunaan resistensi muatan ketepatan tinggi untuk mengkalibrasi TDR boleh mengurangkan ralat pengukuran impedance

2.3.2 Jangan letakkan tangan anda pada COUPON impedance semasa pengukuran

Apabila tangan atau jari ditempatkan pada COUPON impedance, struktur impedance permukaan berubah, yang menyebabkan pengurangan impedance diukur. Untuk alasan ini, penguji tidak perlu meletakkan tangan atau jari pada impedance COUPON semasa ujian.

2.3.3 Guna pembekalan ujian tetap untuk memperbaiki COUPON impedance semasa ujian

Cara biasa untuk menguji impedance adalah untuk meletakkan impedance COUPON langsung di permukaan kerja untuk menguji. Ini akan mempengaruhi hasil pengukuran, kerana permukaan kerja mempunyai konstan izolasi sendiri. Jika COUPON impedance berada dalam kenalan langsung dengan permukaan kerja, hasil ujian impedance akan dicapai. Sudah tentu, keperluan ketepatan kawalan pengendalian tidak terlalu ketat. Bagaimanapun, apabila menguji impedance karakteristik dengan ketepatan ±5% untuk impedance pengukuran yang sama, perangkat ujian tetap patut digunakan untuk menguji COUPON impedance.

2.3.4 Periksa pakaian kabel RF dan sond semasa pengukuran

Kehidupan perkhidmatan kabel dan sond RF adalah terbatas, dan pengguna akan habis semasa digunakan. Apabila kabel dan sond RF rosak, ia akan mempengaruhi hasil pengukuran impedance. Oleh itu, periksa pakaian kabel RF dan sond semasa pengukuran untuk memastikan pengukuran dijamin. Kebetulan.

2.3.5 Aspek lain

Sudah tentu, untuk memastikan ketepatan pengukuran, telefon bimbit dekat kawasan ujian diperlukan untuk ditutup semasa proses pengukuran, dan sond ujian impedance TDR diperlukan untuk memastikan kenalan yang baik dengan ujian impedance COUPON semasa pengukuran.

3. Hasil dan perbincangan

Berikut adalah hasil ujian impedance papan yang diuji oleh sistem ujian TDR. Ia boleh dilihat dari hasil bahawa impedance diuji oleh papan adalah antara 47.5â'½52.5Ω, yang sepenuhnya memenuhi keperluan impedance pelanggan â™s 50±5%Ω (50±2.5Ω). Oleh itu, ia boleh dilihat bahawa untuk keperluan kawalan penghalangan pelanggan ketepatan ±8% atau bahkan ±5%, selama perisian dengan ketepatan pengiraan yang lebih tinggi digunakan untuk ramalan simulasi lebih tepat sebelum produksi, Dan keputusan ramalan simulasi digabung dengan parameter yang sepadan Buat pelarasan yang sesuai untuk memberikan kawalan istimewa kepada proses kunci dalam proses produksi. Pada masa yang sama, ia masih boleh dicapai untuk memastikan ketepatan pengukuran semasa pengukuran.