Подложка ИС - при проектировании многослойной PCB следует учитывать импеданцы

Каково значение импеданса для печатных плат и зачем он нужен? В этой статье сначала рассказывается о том, что такое импеданс и типы импеданса, затем о том, зачем печатным платам нужен импеданс, и, наконец, объясняется значение импеданса для печатных плат. Следуйте за редактором, чтобы узнать об этом больше.

1. Что такое импеданс

В цепи с сопротивлением, индуктивностью и емкостью препятствие для переменного тока называется импедансом. Импеданс часто обозначается Z, которое является комплексным числом. Действительная часть называется сопротивлением, а мнимая - реактивностью. Препятствующее влияние емкости на переменный ток в цепи называется емкостным реактансом, а препятствующее влияние индуктивности на переменный ток в цепи называется индуктивным реактансом. Единицей измерения импеданса является Ом.

2. Тип импеданса

(1) Характеристический импеданс

В электронных информационных продуктах, таких как компьютеры и беспроводная связь, энергия, передаваемая в цепи печатной платы, представляет собой сигнал квадратной волны (так называемый импульс), состоящий из напряжения и времени. Сопротивление, которое он встречает, называется характеристическим импедансом.

(2) Дифференциальный импеданс

На ведущий конец подаются два одинаковых сигнала с противоположными полярностями, которые соответственно передаются по двум дифференциальным линиям, а на приемном конце эти два дифференциальных сигнала вычитаются. Дифференциальный импеданс - это импеданс Zdiff между двумя проводами.

(3) Импеданс нечетного режима

Значение импеданса одной линии относительно земли двух линий равно значению импеданса двух линий.

(4) Импеданс четного режима

Два одинаковых сигнала с одинаковой полярностью подаются на вход преобразователя, и при соединении двух проводов между собой возникает импеданс Zcom.

(5) Импеданс общего режима

Импеданс Zoe одной из двух линий относительно земли равен значению импеданса двух линий, которое обычно больше, чем импеданс нечетного режима.

3. Зачем печатным платам нужен импеданс

Под импедансом печатной платы понимаются параметры сопротивления и реактивности, препятствующие прохождению переменного тока. При производстве печатных плат обработка импеданса необходима. Причины этого следующие:

(1) Контур печатной платы (нижняя часть платы) должен учитывать возможность подключения и установки электронных компонентов. После подключения необходимо учитывать проводимость и характеристики передачи сигнала. Поэтому чем ниже импеданс, тем лучше, а удельное сопротивление должно быть меньше 1 кв. см. -6 или меньше.

(2) В процессе производства печатные платы должны проходить такие технологические этапы, как медное утонение, гальваническое покрытие оловом (или химическое покрытие, или термическое напыление олова), пайка разъемов и т.д., и материалы, используемые в этих звеньях, должны обеспечивать низкое удельное сопротивление, чтобы общий импеданс печатной платы был низким и отвечал требованиям к качеству продукции и мог нормально работать.

(3) Лужение печатных плат наиболее подвержено проблемам во всем производстве печатных плат и является ключевым звеном, влияющим на импеданс. Самым большим недостатком покрытия из электролитического олова является легкое обесцвечивание (легко окисляется или расслаивается) и плохая паяемость, что приводит к затрудненной пайке печатной платы, высокому импедансу, плохой электропроводности или нестабильности общих характеристик платы.

(4) В проводниках печатной платы передается различный сигнал. При необходимости повышения частоты для увеличения скорости передачи сигнала, если сама схема отличается из-за таких факторов, как травление, толщина слоя, ширина проводников и т.д., значение импеданса будет меняться, что приведет к искажению сигнала и ухудшению характеристик печатной платы, поэтому необходимо контролировать значение импеданса в определенном диапазоне.

4. Значение импеданса для печатных плат

Для электронной промышленности, по данным отраслевых опросов, наиболее фатальным недостатком покрытия из электролитического олова является его легкое обесцвечивание (легко окисляется или расслаивается), плохие паяльные свойства, приводящие к затруднению пайки, и высокий импеданс, приводящий к плохой электропроводности или нестабильности общих характеристик платы. Легко образующиеся длинные оловянные виски приводят к короткому замыканию цепи печатной платы и даже к выгоранию или возгоранию.

Сообщается, что первым отечественным исследователем химического оловянного покрытия стал Куньминский научно-технический университет в начале 1990-х годов, а затем компания Guangzhou Tongqian Chemical (предприятие) в конце 1990-х годов. К настоящему времени в отрасли признано, что эти два института являются лучшими. Среди них, согласно нашим контактным исследованиям, экспериментальным наблюдениям и долгосрочным испытаниям многих компаний, подтверждается, что слой олова Tongqian Chemical является чистым слоем олова с низким удельным сопротивлением, и качество проводимости и пайки может быть гарантировано на высоком уровне. Неудивительно, что они осмеливаются гарантировать со стороны, что покрытие может сохранять свой цвет в течение одного года, не покрываться волдырями, не отслаиваться и не иметь постоянного оловянного вискера без какой-либо герметизации и защиты от потускнения.

В дальнейшем, когда вся индустрия общественного производства в определенной степени развилась, многие последующие участники часто копировали друг друга. При этом значительное число компаний сами не обладали ни научно-исследовательскими, ни инициативными возможностями. Поэтому многие электронные изделия (печатные платы) и их пользователи (нижняя часть платы или электронное изделие в целом) работают плохо, и основной причиной плохой работы является проблема импеданса, поскольку при использовании неквалифицированной технологии электролитического олова, Это не чистое олово (или чистый металлический элемент), а соединение олова (то есть это не металлический элемент вообще, а соединение металлов, оксид или галогенид, или, более прямо, неметаллическое вещество) или олово Смесь соединений и металлического элемента олова, но ее трудно обнаружить невооруженным глазом...

Поскольку основной контур печатной платы представляет собой медную фольгу, на паяных соединениях медной фольги имеется слой олова, а электронные компоненты припаиваются к оловянному слою с помощью паяльной пасты (или паяльной проволоки). Фактически паяльная паста плавится. Состояние припоя между электронным компонентом и слоем лужения - металлическое олово (то есть металлический элемент с хорошей проводимостью), поэтому можно просто указать, что электронные компоненты подключены к медной фольге в нижней части печатной платы через слой лужения, поэтому слой лужения Чистота и импеданс прибора - это ключ; Но перед подключением электронных компонентов, когда мы непосредственно используем прибор для определения импеданса, два конца щупа прибора (или тестового провода) сначала касаются медной фольги в нижней части печатной платы. Затем олово, нанесенное на поверхность, соединяется с медной фольгой в нижней части печатной платы для передачи тока. Таким образом, оловянное покрытие - это ключ, ключ, влияющий на импеданс и ключ, влияющий на производительность всей печатных плат, и это также ключ, который легко игнорировать.

Как мы все знаем, помимо простого вещества металла, его соединения являются плохими проводниками или даже непроводящими (это также является ключом к распределительной способности или способности к распространению в цепи), поэтому в оловянном покрытии в случае соединений или смесей олова присутствует скорее квазипроводник, чем проводник, существующее удельное сопротивление или удельное сопротивление после реакции электролиза вследствие будущего окисления или увлажнения и соответствующий импеданс довольно высоки (достаточно, чтобы повлиять на уровень или передачу сигнала в цифровой цепи), а характеристический импеданс также не является постоянным. Таким образом, это повлияет на работоспособность печатной платы и всего оборудования.

Таким образом, с точки зрения современного общественного производства, материал покрытия и характеристики нижней части печатной платы являются самыми важными и самыми непосредственными причинами, влияющими на характеристический импеданс всей печатной платы. Изменчивость, поэтому тревожное воздействие ее импеданса стало более незаметным и изменчивым. Основными причинами ее скрытности являются: во-первых, она не видна невооруженным глазом (в том числе и ее изменения), во-вторых, из-за ее скрытности она не может быть постоянно измерена. Изменчивость меняется со временем и влажностью окружающей среды, поэтому ее всегда легко проигнорировать.