Viðnámsstýring á prentborði skiptir sköpum í-háhraða oghá-tíðnihringrásarforrit. Fyrir framleiðendur prentaðra hringrásarborða, að tryggja að viðnám uppfylli hönnunarkröfur varðar ekki aðeins heilleika merkja, heldur hefur það einnig bein áhrif á rafsegulsamhæfi (EMC) og heildaráreiðanleika vörunnar.
Grunnhugtök viðnámsstýringar
Hvað er viðnám?
Viðnám (Z) er heildarviðnám straums í AC hringrás, mæld í ohmum (Ω). Það samanstendur af viðnám (R) og viðnám (X), þar sem hvarfviðbrögð er frekar skipt í inductive viðbragð (XL) og rafrýmd viðbragð (XC). Í flutningslínu prentaðrar hringrásar er viðnám aðallega háð þáttum eins og rúmfræðilegri uppbyggingu merkjaleiðar, rafeiginleika efna og tíðni.
Af hverju er viðnámsstýring nauðsynleg?
Fyrir framleiðslu á prentuðu hringrásarborði er megintilgangur viðnámsstýringar að tryggja heilleika merkjasendingar, draga úr endurspeglun og tapi merkja og bæta þannig afköst og stöðugleika rafeindavara. Í hátíðnisendingum á hátíðni getur ósamræmi viðnáms leitt til:
Merkjaendurkast og hringing hafa áhrif á áreiðanleika-háhraðamerkja;
Auka EMI (rafsegultruflanir), sem hafa áhrif á rafsegulsamhæfi vörunnar;
Aukning á gagnavilluhlutfalli hefur áhrif á stöðugleika samskiptakerfisins;
Merkjadeyfingin eykst og hefur áhrif á virkni langlínusendingar-
.
Efnisval fyrir há-tíðni og há-hraða prentplötur
Val á efnum skiptir sköpum í há-tíðni og há-hraða prentplötuforritum. Algeng efni og eiginleikar þeirra eru sem hér segir:
FR4: Algengt prentað hringrásarefni með litlum tilkostnaði en háu Dk-gildi, hentugur fyrir meðalhraða og-lágan hraða.
Rogers 4350B: Lágt Dk, lítið tap, hentugur fyrir 5G samskipti, örbylgjuofn og ratsjárkerfi.
IsolaITeraMT40: Lítið tap, stöðugt Dk-gildi, hentugur fyrir háhraða merkjasendingu.
Panasonic Megtron 6: Mikill áreiðanleiki, hentugur fyrir-háhraðaforrit eins og gagnaver og ljósnet.
Lykilþættir sem hafa áhrif á viðnám í framleiðslu á prentplötum
Í framleiðsluferli prentplötunnar eru lykilþættirnir sem hafa áhrif á viðnám aðallega vírbreidd, koparþykkt, rafmagnsþykkt, rafstuðull (Dk), flutningslínugerð, áhrif lóðmálmagrímulags, nákvæmni millilagsjöfnunar, ætingarferlisstýring osfrv. Þessir þættir vinna saman að því að ákvarða viðnámsmerkjaeinkenni rafrásakerfisins sem hafa áhrif á prentkerfi og afköst prentkerfisins. Hér að neðan er ítarleg greining á áhrifum þessara þátta á framleiðslu á prentplötum.
1. Áhrif vírbreiddar á viðnám
Breidd vírsins ákvarðar viðnámsgildið og því þrengri sem breiddin er, því hærra er viðnám; Því breiðari sem breiddin er, því minni viðnám. Í framleiðsluferlinu geta eftirfarandi þættir haft áhrif á endanlega vírbreidd:
Ætsferli: Hliðartæring getur valdið raunverulegu breiddarfráviki og bætur ættu að vera áskilinn við hönnun.
Lithography nákvæmni: Lýsing og þróun hefur áhrif á fínlínustjórnun, ogHDIprentað hringrás er sérstaklega mikilvægt.
Áhrif koparþykktar: Því þykkara sem koparlagið er, því augljósari er hliðartæringin og nákvæm bætur þarf til að tryggja stöðugleika viðnáms.
Sameiginlegu viðnámsþolinu er stjórnað innan ± 10%, en há-forrit eins og 5G samskipti og háhraðaþjónar gætu þurft strangari kröfur, svo sem ± 5%.
2. Áhrif koparþykktar á viðnám
Koparþykkt (eining: oz, 1oz =35 µm) hefur áhrif á DC viðnám og AC viðnám flutningslína. Þykkari kopar dregur úr viðnám og lækkar einnig viðnám.
Koparþykkt eykst, viðnám minnkar: Viðnám og samsvarandi inductance minnkar, sem leiðir til lækkunar á viðnám.
Viðnámsútreikningur þarf að taka tillit til koparþykktar: venjuleg koparþykkt er almennt 0,5oz (17,5 µm), 1oz (35 µm), 2oz (70 µm), og há-aflprentuð rafrásartöflur gætu þurft 3oz eða þykkari.
Rafhúðun hefur áhrif á þykkt ytra koparlagsins: Þykkt ytra koparlags fjöl-laga borða mun aukast vegna rafhúðunarinnar og þarf að hafa þennan þátt í huga þegar viðnám er reiknað út.
3. Rafmagnsþykkt
Rafmagnsþykkt vísar til þykkt einangrunarlagsins á milli merkjalagsins og viðmiðunarjarðarinnar/afllagsins. Það hefur bein áhrif á dreifða rýmd og viðnám flutningslínunnar:
Aukning á rafþykkt leiðir til aukinnar viðnáms: Þykkara raforkulag mun auka fjarlægðina milli merkis og viðmiðunarplans og þar með bæta viðnám.
Þykktarbreytingar meðan á framleiðslu stendur: Vegna plastefnisflæðis meðan á lagskiptu ferlinu stendur og stöðugleika lagskiptu uppbyggingarinnar, getur raunveruleg rafþykkt víkkað frá hönnunargildinu. Þess vegna er nauðsynlegt að hafa strangt eftirlit með lamination ferlinu til að tryggja viðnám samkvæmni.
Samræmisvandamál í fjöl-lagstöflum: Fyrir há-prentaðar hringrásartöflur er einsleitni millilaga rafþykktar afgerandi. Ef þykktin er ójöfn mun það leiða til ósamræmis viðnáms á mismunandi svæðum, sem hefur áhrif á sending merkja.
4. Rafstuðull
Rafstuðullinn (Dk) ákvarðar útbreiðsluhraða merkja í rafrænum efnum. Algeng Dk gildi fyrir hvarfefni fyrir prentað hringrás eru sem hér segir:
FR4 staðlað efni: Dk ≈ 4,2~4,7
Háhraðaefni (eins og Rogers 4350B): Dk ≈ 3,48
Ofurhátíðni örbylgjuofnefni (eins og Taconic RF35): Dk ≈ 3,5
Áhrif Dk á viðnám koma fram sem:
Hærra Dk dregur úr viðnám: Með því að auka Dk eykur það dreifða rýmdina og dregur þar með úr viðnám.
Tíðniháð Dk: Dk FR4 minnkar með aukinni tíðni, en Dk há-efna eins og Rogers er stöðugra og hentar fyrir háhraðahönnun.
Dk samkvæmni í framleiðsluferlinu: Til að tryggja Dk stöðugleika, velja framleiðendur prentaðra rafrása venjulega hvarfefni með ströngum Dk vikmörkum (eins og ± 0,02) við efnisöflun og framkvæma Dk próf meðan á framleiðslu stendur til að forðast frávik viðnáms.
5. Tegund flutningslínu
Áhrif mismunandi gerða flutningslínumannvirkja á viðnám eru mismunandi, aðallega þar á meðal:
Microstrip lína: Merkjaleiðin er staðsett í ysta lagi, með rafstraumlaginu og jarðlaginu fyrir neðan. Viðnámsútreikningur er tiltölulega einfaldur, en það hefur auðveldlega áhrif á utanaðkomandi þætti eins og lóðagrímulög.
Borðalína: Merkjaleiðin er umkringd tveimur lögum af raforku, sem gerir raforkuumhverfið einsleitara og veitir því betri merkjaheilleika, sem gerir það hentugt fyrir hátíðniforrit.
Samplanar bylgjuleiðari: Það er jarðvír við hlið merkislínunnar til að auka hlífðaráhrif, hentugur fyrir RF og örbylgjuofnrásir.
Í framleiðsluferlinu hafa mismunandi flutningslínur mismunandi kröfur um nákvæmni vinnslu. Til dæmis krefjast ræmulínur meiri stjórn á þykkt rafstraumlagsins, en samplanar bylgjuleiðarar krefjast stöðugs bils milli jarðvegs og merkjalína til að tryggja góða viðnámssamsvörun.
6. Áhrif lóðmálmsgrímulags
Í smáröndulínumannvirkjum getur tilvist lóðagrímulaga haft áhrif á virkan rafstuðul (Dk-eff) merkjaleiðar og þar með haft áhrif á viðnám:
Viðnám prentborðs án lóðagrímulags er hærra vegna þess að merkið er beint fyrir lofti og Dk loftsins er ≈ 1.
Viðnám prentaðs hringrásarborðs með lóðagrímulagi er minnkað vegna þess að Dk lóðagrímulagsins er venjulega hærra en lofts (Dk ≈ 3,0 ~ 4,0), sem mun lækka heildarviðnámið.
Til þess að draga úr áhrifum lóðmálmagrímu á viðnám geta framleiðendur prentaðra rafrása breytt leiðarbreiddinni eða tekið upp sérstakar viðnámsuppbótaraðferðir, svo sem að taka tillit til Dk lóðmálmagrímunnar í viðnámsútreikningi.
7. Nákvæmni millilaga jöfnunar
Í framleiðslu á fjöl-laga prentuðu hringrásartöflum geta jöfnunarvillur (frávik milli laga) á milli laga haft áhrif á samkvæmni viðnáms:
Óhóflegt frávik í jöfnun getur haft áhrif á viðnámssamsvörun ræmalína og mismunapöra, sem leiðir til vandamála með heilleika merkja.
Mikil nákvæmni jöfnun (innan ± 25 µm) getur tryggt stöðuga viðnám, sem almennt er notað í háþróuðum-samskiptum og framleiðslu á RF prentuðu hringrásum.
Notkun háþróaðrar optískrar jöfnunartækni (eins og leysirjöfnunar) og röntgengreiningarbúnaðar hjálpar til við að draga úr fráviki milli laga og tryggja nákvæmni viðnámsstýringar.
8. Stýring ætingarferlis
Æting er mikilvægt skref í framleiðslu á prentuðu hringrásarborði, sem hefur áhrif á endanlega línubreidd, brún lögun og viðnám
Undirskurður: Það dregur úr virkri línubreidd og eykur þar með viðnám.
Línuleg fínstilling: Háþróuð ætingarferli eins og V-laga eða trapisulaga línur geta dregið úr viðnámsbreytingum og bætt heilleika merkja.