Á sviði há-tíðni- og háhraðarása, ákvarða viðnámseiginleikar PCB beint heilleika og stöðugleika merkjasendingar. Ósamræmi við viðnám getur valdið vandamálum eins og endurkasti merkja, dempun, þverræðu og í alvarlegum tilfellum jafnvel leitt til bilunar í öllu hringrásarkerfinu. Þess vegna hefur PCB viðnámsstýringartækni orðið kjarnahlekkurinn til að tryggja frammistöðu há-tíðni- og háhraðarása.
1, Grunnskilningur á PCB viðnámsstýringu
Kjarnamarkmið viðnámsstýringar er að halda einkennandi viðnámi PCB flutningslína í samræmi við viðnám tækja sem tengd eru í báða enda, til að lágmarka orkutap og truflun merkja við sendingu. Einkennandi viðnám er ekki eitt viðnámsgildi, heldur flókið viðnám sem ákvarðast af dreifðri viðnám, dreifðri rafrýmd og dreifðri inductance flutningslínunnar. Stærð hennar er nátengd líkamlegri uppbyggingu, efniseiginleikum og vinnslutækni PCB.
Í há-tíðni og háum-hraðasviðsmyndum (svo sem 5G samskiptum, netþjónum, rafeindatækni í geimferðum o.s.frv.), styttist bylgjulengd merksins og áhrif dreifingarstærða flutningslínunnar á merkið magnast hratt. Kröfur um nákvæmni viðnámsstýringar eru mjög miklar og í sumum erfiðum tilfellum eru nákvæmniskröfur enn strangari, sem gerir mjög miklar kröfur til síðari tæknilegra ferla.
2, Kjarnaáhrifaþættir: efniseiginleikar og byggingarfæribreytur
(1) Val á undirlagi og kopar-húð
Undirlagið og koparþynnan eru grunnefnisburðarefnin sem ákvarða viðnámseiginleika PCB og frammistöðubreytur þeirra hafa bein áhrif á nákvæmni viðnámsstýringar.
Rafstuðull undirlags: Rafstuðull undirlags er ein af lykilbreytum undirlags og einkennandi viðnám er í öfugu hlutfalli við kvaðratrót rafmagnsfastans. Litlar sveiflur í rafstuðli geta beint valdið viðnámsbreytingu. Rafstuðull mismunandi tegunda hvarfefna er verulega breytilegur og lág rafstuðull hvarfefni eru almennt notuð í há-tíðni og háum-hraða atburðarás, sem henta betur fyrir sendingu merkja með litlum tapi. Í hagnýtum forritum er nauðsynlegt að velja undirlag með stöðugum rafstuðli og lágum hitastuðli í samræmi við rekstrartíðni hringrásarinnar, til að forðast sveiflur á rafstuðli af völdum umhverfishitabreytinga, sem geta haft áhrif á viðnámsstöðugleika.
Þykkt og gróft koparþynnu: Þykkt koparþynnunnar hefur bein áhrif á dreifða viðnám flutningslína. Því minni sem þykktin er, því meiri er dreifð viðnám og þeim mun meiri áhrif hafa á viðnám. Hátíðni og háhraða prentplötur nota venjulega þunnt koparpappír til að draga úr merkjatapi af völdum húðáhrifa. Á sama tíma getur yfirborðsgrófleiki koparþynnunnar einnig haft áhrif á merkjasendingu. Því meiri sem grófleiki er, því alvarlegra er dreifingartap merkisins við sendingu, sérstaklega í hátíðnisviðstæðum. Ekki er hægt að hunsa áhrif yfirborðsgrófs á viðnám. Þess vegna er nauðsynlegt að velja rafgreiningar koparþynna eða valsað koparþynna með litlum yfirborðsgrófleika til að tryggja viðnámsstöðugleika.
(2) Nákvæm stjórn á burðarvirkjum flutningslína
Eðlisfræðilegar byggingarbreytur flutningslína eru kjarninn sem ákvarðar einkennandi viðnám, aðallega þar á meðal línubreidd, línubil og rafþykkt (fjarlægðin milli flutningslínunnar og viðmiðunarplansins). Mismunandi uppbygging flutningslína (svo sem örstrengslínur, ræmulínur og mismunalínur) krefjast nákvæmrar stjórnunar fyrir mismunandi breytur.
Microstrip lína: Microstrip lína er algeng flutningslína uppbygging á yfirborði PCB, sem samanstendur af merkjalínum, undirlagi (rafmagnslagi) og viðmiðunarplani (jörð eða afllag) fyrir neðan. Einkennandi viðnám hennar er aðallega tengt línubreidd, rafþykkt og rafstuðul undirlags. Í framleiðsluferlinu er stjórnunarnákvæmni línubreiddar og rafþykktar afar mikil, annars er auðvelt að valda viðnámsbreytingu og fara yfir nákvæmniskröfur.
Borðalína: Borðalínan er staðsett inni í PCB og er umvafin tveimur viðmiðunarplanum. Merkjalínan er umkringd raforkulagi og einkennandi viðnám hennar tengist ekki aðeins línubreidd og rafstuðul undirlags heldur einnig fjarlægðinni milli efri og neðri viðmiðunarplana og fjarlægðin milli merkjalínunnar og efri og neðri viðmiðunarplananna. Vegna þess að raflínulínan er fullkomin umbúðir með raflaginu er merkið minna fyrir áhrifum af utanaðkomandi truflunum, en erfiðleikarnir við að stjórna þykkt raflagsins meðan á framleiðsluferlinu stendur eru meiri. Nauðsynlegt er að tryggja einsleitni þykkt dísellagsins eftir lagskiptingu til að koma í veg fyrir mótstöðujöfnun af völdum ójafnrar þykktar.
Mismunalína: Mismunalína samanstendur af tveimur samsíða merkjalínum, sem draga úr truflunum á algengum ham með mismunadrifsmerkjasendingum. Viðnámsstýring þess felur í sér einkennandi viðnám (single ended impedance) og mismunaviðnám (viðnám milli tveggja merkjalína). Mismunadrifviðnám hefur venjulega fast hlutfallssamband við einendaviðnám, aðallega tengt línubreidd, línubili og rafþykkt. Stranglega er krafist eftirlitsnákvæmni línubils. Ef frávik línubilsins er of stór mun það valda því að mismunaviðnám víki frá settu gildi, sem hefur áhrif á heilleika mismunamerkisins.
3, Key Control Technology: Process Optimization
PCB framleiðsluferlið er lykilskref í því að breyta breytum í raunverulegar vörur, allt frá skurði undirlags, lagskiptum, grafískum flutningi yfir í ætingu, húðun á lóðagrímu. Hvert skref ferlisins getur haft áhrif á viðnámsnákvæmni og krefst nákvæmrar stjórnunar til að tryggja stöðugleika viðnáms.
(1) Nákvæm stjórn á lagskiptum ferli
Lamination ferlið er ferlið við að lagskipa mörg lög af undirlagi og koparþynnu í eitt, sem ákvarðar beint einsleitni og stöðugleika rafþykktar og er eitt af kjarnaferlunum fyrir viðnámsstýringu.
Samstarfsstýring á þrýstingi og hitastigi: Sanngjarnar þrýstings- og hitaferlar (hitunarhraði, einangrunarhitastig, einangrunartími) ætti að stilla í samræmi við eiginleika undirlagsins við lagskiptingu. Ef þrýstingurinn er ófullnægjandi getur verið bil á milli undirlagsins og koparþynnunnar, sem leiðir til ójafnrar þykkt miðilsins; Ef hitastigið er of hátt eða einangrunartíminn er of langur getur undirlagið farið í gegnum of mikla herðingu, sem hefur í för með sér breytingu á rafstuðli og haft áhrif á viðnám. Nauðsynlegt er að fylgjast með rauntíma til að tryggja að hita- og þrýstingsfrávikum sé stjórnað innan hæfilegra marka.
Jöfnunarstýring á lagskiptum: Þegar lagskipt er fjöl-laga prentplötur hefur jöfnun flutningslínu hvers lags við viðmiðunarplanið bein áhrif á samkvæmni miðlungsþykktar. Ef jöfnunarfrávikið er of mikið mun það valda því að rafþykktin á sumum svæðum verður þynnri eða þykkari, sem leiðir til staðbundinnar viðnámsjöfnunar. Þess vegna ætti að nota staðsetningarbúnað með mikilli-nákvæmni til að tryggja að jöfnunarfráviki lagskiptarinnar sé stjórnað innan hæfilegs sviðs. Á sama tíma, eftir lagskiptingu, ætti að athuga jöfnun milli laga með faglegum prófunarbúnaði til að fjarlægja óhæfar vörur tafarlaust.
(2) Fínfærsla á grafískum flutnings- og ætingarferlum
Grafískur flutningur er ferlið við að flytja stillta flutningslínugrafíkina yfir á koparþynnu, á meðan æting fjarlægir umfram koparþynnu til að mynda lokaflutningslínuna. Þessir tveir ferlar ákvarða beint nákvæmni línubreiddarinnar, sem aftur hefur áhrif á viðnámið.
Nákvæm stjórn á grafískum flutningi: Grafískur flutningur notar venjulega ljóslitafræðiferli, þar á meðal þrjú skref húðunar, lýsingar og þróunar. Þegar ljósþolið er beitt er nauðsynlegt að tryggja að þykkt ljósþolsins sé einsleitt til að forðast að brúnir mynstrsins verði óskýrar eftir lýsingu vegna ójafnrar þykkt ljósþols; Við váhrif er nauðsynlegt að stjórna váhrifaorku og nákvæmni váhrifa. Nota skal lýsingarvél með mikilli-nákvæmni til að tryggja að frávik milli grafískrar línubreiddar og stillt gildi sé stjórnað innan hæfilegs sviðs; Meðan á þróun stendur er nauðsynlegt að stjórna þróunartíma og hitastigi til að forðast ófullnægjandi eða of mikla þróun.
Hagræðing á breytum ætingarferlisins: Ætsferlið krefst þess að stilla styrk ætingarlausnar, hitastig ætingar og hraða ætingar í samræmi við þykkt koparþynnunnar. Of mikill ætingarhraði getur leitt til óhóflegrar minnkunar á línubreidd, en hægur ætingarhraði getur leitt til ófullkominnar ætingar og leifar af koparþynnu sem hefur áhrif á viðnám. Á sama tíma ætti að nota úðaætingarbúnað til að tryggja að ætarlausninni sé úðað jafnt á yfirborð koparþynnunnar og forðast ójafna ætingu og línubreiddarfrávik á ákveðnum svæðum. Eftir ætingu þarf að athuga nákvæmni línubreiddar með sjónskynjunarbúnaði og vörur sem fara yfir frávikið ættu að vera endurunnar eða eytt tímanlega.
(3) Stjórnun á áhrifum lóðmálmsgrímuhúðunar og yfirborðsmeðferðar
Þó að húðun á lóðagrímu (græn olíu) og yfirborðsmeðferð (svo sem dýfingargull, tinhúðun) ákvarða ekki beint viðnám getur óviðeigandi meðferð samt haft áhrif á viðnámsstöðugleika.
Þykktarstýring á lóðagrímulagi: Lóðmálmgrímulagið þekur yfirborð flutningslínunnar og rafstuðull þess og þykkt mun hafa lítilsháttar áhrif á viðnám míkróstriplínunnar (ræmulínur verða fyrir minni áhrifum af lóðmálmgrímulaginu vegna þess að þær eru umvafnar af raflaginu). Ef þykkt lóðagrímulagsins er ójöfn, mun það leiða til ósamræmis raforkuumhverfis í kringum microstrip línuna, sem veldur þar með staðbundnum viðnámssveiflum. Þess vegna, meðan á húðun á lóðagrímu stendur, er nauðsynlegt að stjórna þykkt lagsins, halda frávikinu innan hæfilegs bils og forðast að lóðagrímulagið þekur lykilsvæði flutningslínunnar.
Samræmi yfirborðsmeðferðar: Tilgangur yfirborðsmeðferðar er að koma í veg fyrir oxun koparþynnu og tryggja áreiðanleika suðu, en þykkt og einsleitni meðferðarlagsins getur einnig haft áhrif á viðnám flutningslínunnar. Ef þykkt vinnslulagsins er ójöfn mun það valda sveiflum í yfirborðsviðnámi flutningslínunnar og hafa þar með áhrif á viðnám. Þess vegna er nauðsynlegt að stjórna ferlisbreytum yfirborðsmeðferðar til að tryggja að þykkt frávik meðferðarlagsins sé stjórnað innan hæfilegs sviðs, á sama tíma og samkvæmni er tryggð með sjónrænni skoðun og þykktarprófun.
4, Uppgötvun og sannprófun: Tryggðu nákvæmni viðnámsstýringar
Viðnámsgreining og sannprófun eru síðasta varnarlínan fyrir PCB viðnámsstýringu. Með því að nota faglegan búnað og aðferðir til að greina viðnámsgildi raunverulegra vara tryggjum við að þær uppfylli kröfurnar og veitum gagnastuðning fyrir hagræðingu ferla.
(1) Viðnámsskynjunarbúnaður og aðferðir
Sem stendur er almenni PCB viðnámsgreiningarbúnaðurinn viðnámsprófari og greiningaraðferðirnar fela aðallega í sér tímalénsreflektómetry (TDR) og tíðnisviðsaðferð.
Endurspeglun tímaléns: TDR reiknar út einkennandi viðnám byggt á endurspeglun ört hækkandi púlsmerkis sem sent er til flutningslínunnar. Þessi aðferð getur sjónrænt sýnt viðnámsbreytingar á ýmsum stöðum á flutningslínunni (svo sem staðsetningu og amplitude viðnámsstökkbreytinga) og er hentug til að greina staðbundin óeðlileg viðnám (svo sem línubreiddarfrávik og ójafn rafþykkt). Á meðan á prófun stendur er nauðsynlegt að tengja prófunarnemann nákvæmlega við prófunarpunktana á PCB til að tryggja góða snertingu og prófunartíðnin ætti að ná yfir vinnusvið há-tíðni- og háhraðarása.
Tíðnisviðsaðferð: Tíðnisviðsaðferðin reiknar út einkennandi viðnám með því að mæla dreifingarfæribreytur flutningslínunnar við mismunandi tíðni. Þessi aðferð getur greint breytileika viðnáms með tíðni og er hentug til að meta viðnámsstöðugleika prentaðra rafrása á öllu rekstrartíðnisviðinu.
(2) Greining á uppgötvunargögnum og hagræðingu ferla
Viðnámsgreining er ekki endapunkturinn, heldur uppgötvun vandamála í ferlinu með gagnagreiningu og hagræðingu á ferlibreytum. Til dæmis, ef míkróstrip línuviðnám lotu af prentuðum hringrásum er almennt lágt, er nauðsynlegt að athuga hvort það séu vandamál eins og of stór línubreidd, of lítil rafræn þykkt eða of hár rafstuðull undirlagsins. Eftir að hafa fundið rót vandans skaltu stilla samsvarandi ferlibreytur. Á sama tíma er nauðsynlegt að koma á fót viðnámsgreiningargagnagrunni til að skrá uppgötvunargögn hvers lotu af prentuðum hringrásum, draga saman fylgni milli ferlibreytu og viðnáms með tölfræðilegri greiningu og mynda staðlaða ferlistýringaráætlun til að bæta stöðugt nákvæmni viðnámsstýringar.