Технология PCB - глубина скинии печатных плат и ее взаимодействие с конечной поверхностью

Глубина кожи в ПХБ и ее взаимодействие с окончательной обработкой поверхности

Под глубиной кожи обычно понимается глубина залегания проводника в радиочастотной плате Положение тока. Представьте себе, что, наблюдая за поперечным сечением круглого провода, вы можете увидеть, как по нему течет ток. Если ток обеспечивается батареей постоянного тока (DC), то плотность тока равномерно распределена по сечению провода, В любом месте провода плотность тока одинакова.

Если вы переключите источник питания на синусоидальный переменный ток,то обнаружите, что плотность тока на внешнем краю провода больше,чем плотность тока в середине провода. с увеличением частоты вы заметите, что в некоторых точках поперечного сечения провода ток отсутствует,а большая часть тока будет сосредоточена на внешнем крае проводника (внешней поверхности проводника).Таковы основные понятия глубины кожи.

следующая формула поможет нам понять,какие факторы связаны с глубиной кожи. глубина поверхности (°) определяется следующим образом:

среди них:это отношение периметра к длине, это постоянная,f частота, и мы магнитная проницаемость, трансмиссионный 131; проводимость.

По оценкам,большинство людей, впервые увидев эту формулу, немного озадачены. но на самом деле эта формула легко понять. значение знака "стоп - четверть" в формуле связано с магнитным значением металла, а относительное значение меди составляет около 1,поэтому магнитная проницаемость меди не влияет на формулу. значение знака в формуле "Сплетница" связано с электропроводностью металла. медь является одним из лучших металлов с электропроводностью (высокой электропроводностью).

Из уравнения первого порядка легко увидеть связь между глубиной кожи и различными переменными. Например: с увеличением частоты "f" (более высокая частота) глубина скина "ð" будет становиться меньше.То же самое: если использовать металл с низкой электропроводностью "Сплетница",глубина скина будет увеличиваться,что происходит, когда на проводник печатной платы наносятся определенные виды окончательной обработки поверхности.

глубина кожи и ее взаимодействие с конечной поверхностью

одним из наиболее распространенных в промышленности методов обработки поверхности является химическое никелевое золото (эниг). влияние ENIG связано с маргинальным эффектом проводника.на границе проводника, вступающего в контакт с основной пластиной, естественно, будет больше плотности тока, и разница в проводимости металла на границе может привести к различиям в характеристиках радиочастоты. В соответствии с технологией обработки, разработанной энигом, предполагается, что при очень низкой частоте толщина поверхности является очень высокой, а электропроводность края проводника состоит из соединений медно - никелевого золота. с увеличением частоты комплексная проводимость будет определяться никелем. под очень высокой частотой электропроводность ассоциируется только с позолоченным слоем.

для того чтобы вы знали электропроводность различных металлов, мы дали несколько общих значений металлов (в 107S / м), медь - 5,8, никель - 1,5, золото - 4,5. На самом деле эти значения относятся только к чистому металлу.в реальных схемах эти металлы, используемые для обработки PCB, обычно являются сплавами, и их электропроводность несколько отличается от электропроводности,но они являются хорошими справочными значениями. Как видно,проводимость никеля составляет примерно одну четвертую часть меди, и поэтому это также двугранный меч для решения проблемы радиочастот. низкая электропроводность приведет к более высоким пробным потерям, а также к повышению глубины кожи,что означает,что радиочастотный ток протекает через металл с большим износом.

Еще одна проблема для эниг Это потенциальная проблема, связанная с "магнетизмом". относительная проницаемость чистого никеля очень высока и составляет около 500, однако никель, используемый в эниге,является сплавом,стоимость которого составляет четверть в день меньше чистого никеля, однако его стоимость по прежнему очень высока. с увеличением содержания,судя по формуле глубины кожи, глубина кожного покрова уменьшится.это компенсируется низкой электропроводностью никеля.есть магнитные потери, связанные с металлом.никель действительно имеет больше магнитных потерь,чем медь.Это похоже на потери,связанные с диэлектриком.диэлектрические потери связаны с коэффициентом потерь (ДФ), который схож с магнитными потерями металлов.

Результаты показали, что рабочая частота этих схем составляет 800 МГц (0,8 ГГц), Это интересная частота, так как она связана с глубиной кожи, относящейся к enig.Один клиент рассказал нам, что когда они тестируют производительность нескольких печатных плат одного и того же дизайна, они обнаружили, что радиочастотные потери этих схем значительно отличаются друг от друга.Это в основном вариации между различными схемами.

На этой частоте глубина поверхности меди составляет около 2.3 микрона (примерно 92 микродюйма), Eni, чуть - чуть толще. под влиянием многих факторов, слой никеля в ENIG может варьироваться от 50 до 250 микродюймов.При нормальных обстоятельствах колебания в контурах ENIG не столь экстремальны, однако по ряду различных причин нормальная толщина никеля в ENIG может варьироваться.

Результаты показывают, что в пределах подходящей толщины изменение толщины никеля оказывает определенное влияние на изменение глубины кожи, что является причиной того,что комбинированная проводимость меди, никеля и золота изменяется в зависимости от толщины никеля. На частоте 8000 МГц изменение толщины никеля оказывает заметное влияние на глубину кожи и связанные с ней вносимые потери.Однако если на частоте 24 ГГц глубина залегания составляет около 17 мкм,то проводник из композитного металла не влияет на характеристики схемы,поскольку композитный металл ENIG состоит только из 8 мкм золота, а остальное никель.Наконец,конечно, это всего лишь пример потерь, которые несет ЭНИГ на краю проводника.