Yuqori{0}}chastotali va yuqori{1}}tezlik zanjirlari sohasida PCB ning impedans xarakteristikalari signal uzatishning yaxlitligi va barqarorligini bevosita aniqlaydi. Empedansning mos kelmasligi signalni aks ettirish, zaiflashish, o'zaro bog'lanish kabi muammolarni keltirib chiqarishi mumkin va og'ir holatlarda hatto butun elektron tizimining ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, PCB empedansini boshqarish texnologiyasi yuqori{4}}chastotali va yuqori{5}}tezlik zanjirlarining ishlashini ta'minlash uchun asosiy havolaga aylandi.
1, PCB impedans nazorati haqida asosiy tushuncha
Empedansni boshqarishning asosiy maqsadi energiya yo'qotilishini va uzatish paytida signallarning aralashuvini minimallashtirish uchun pcb uzatish liniyalarining xarakteristik empedansini ikkala uchida ulangan qurilmalarning empedansiga mos ravishda ushlab turishdir. Xarakterli impedans yagona qarshilik qiymati emas, balki elektr uzatish liniyasining taqsimlangan qarshiligi, taqsimlangan sig'im va taqsimlangan indüktans bilan belgilanadigan murakkab impedansdir. Uning kattaligi pcb ning jismoniy tuzilishi, moddiy xususiyatlari va jarayon texnologiyasi bilan chambarchas bog'liq.
Yuqori-chastota va yuqori{1}}tezlik stsenariylarida (masalan, 5G aloqasi, serverlar, aerokosmik elektronika va boshqalar) signalning toʻlqin uzunligi qisqaradi va uzatish liniyasining tarqatish parametrlarining signalga taʼsiri tezda kuchayadi. Empedans nazorati aniqligi talablari juda yuqori va ba'zi og'ir stsenariylarda aniqlik talablari yanada qattiqroq bo'lib, bu keyingi texnik jarayonlarga juda yuqori talablarni qo'yadi.
2, Asosiy ta'sir etuvchi omillar: moddiy xususiyatlar va strukturaviy parametrlar
(1) Substrat va mis{1}}qoplangan qoplamani tanlash
Substrat va mis folga pcb ning empedans xususiyatlarini aniqlaydigan asosiy material tashuvchilardir va ularning ishlash parametrlari impedans nazorati aniqligiga bevosita ta'sir qiladi.
Substratning dielektrik o'tkazuvchanligi: Dielektrik o'tkazuvchanligi substratning asosiy parametrlaridan biri bo'lib, xarakterli impedans dielektrik doimiyning kvadrat ildiziga teskari proportsionaldir. Dielektrik o'tkazuvchanlikdagi kichik tebranishlar to'g'ridan-to'g'ri impedansning o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Har xil turdagi substratlarning dielektrik o'tkazuvchanligi sezilarli darajada farq qiladi va past dielektrik o'tkazuvchan substratlar odatda yuqori-chastotali va yuqori{3}}tezlikli stsenariylarda qo'llaniladi, ular past yo'qotish signalini uzatish uchun ko'proq mos keladi. Amaliy ilovalarda, empedans barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan atrof-muhit haroratining o'zgarishi natijasida kelib chiqadigan dielektrik o'tkazuvchanlikning o'zgarishiga yo'l qo'ymaslik uchun sxemaning ish chastotasiga muvofiq barqaror dielektrik doimiy va past harorat koeffitsientiga ega substratni tanlash kerak.
Mis folga qalinligi va pürüzlülüğü: Mis folga qalinligi uzatish liniyalarining taqsimlangan qarshiligiga bevosita ta'sir qiladi. Qalinligi qanchalik kichik bo'lsa, taqsimlangan qarshilik qanchalik katta bo'lsa va impedansga ta'siri shunchalik katta bo'ladi. Yuqori chastotali va yuqori{2}}tezlikdagi bosma platalar odatda teri ta'siridan kelib chiqadigan signal yo'qotilishini kamaytirish uchun yupqa mis folga ishlatadi. Ayni paytda, mis folga sirtining pürüzlülüğü signal uzatilishiga ham ta'sir qilishi mumkin. Pürüzlülük qanchalik katta bo'lsa, uzatish paytida, ayniqsa, yuqori{5}}chastotali stsenariylarda signalning tarqalish yo'qolishi shunchalik kuchli bo'ladi. Sirt pürüzlülüğünün empedansga ta'sirini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Shuning uchun impedans barqarorligini ta'minlash uchun elektrolitik mis folga yoki past sirt pürüzlülüğüne ega prokat mis folga tanlash kerak.
(2) Elektr uzatish liniyasining strukturaviy parametrlarini aniq nazorat qilish
Elektr uzatish liniyalarining fizik strukturaviy parametrlari xarakterli impedansni belgilovchi yadro bo'lib, asosan chiziq kengligi, chiziq oralig'i va dielektrik qalinligi (etkazib berish liniyasi va mos yozuvlar tekisligi orasidagi masofa) kiradi. Elektr uzatish liniyalarining turli tuzilmalari (mikrostripli liniyalar, chiziqli liniyalar va differentsial liniyalar kabi) turli parametrlar uchun aniq nazoratni talab qiladi.
Mikrotasma liniyasi: Mikrostrip liniyasi - bu pcb yuzasida signal liniyalari, substrat (dielektrik qatlam) va quyida joylashgan mos yozuvlar tekisligidan (tuproq yoki quvvat qatlami) iborat umumiy uzatish liniyasi tuzilishi. Uning xarakterli empedansi asosan chiziq kengligi, dielektrik qalinligi va substrat dielektrik o'tkazuvchanligi bilan bog'liq. Ishlab chiqarish jarayonida chiziq kengligi va dielektrik qalinligining nazorat qilish aniqligi juda yuqori, aks holda impedansning o'zgarishiga olib kelishi va aniqlik talablaridan oshib ketishi oson.
Ip chizig'i: Ip chizig'i pcb ichida joylashgan va ikkita mos yozuvlar tekisligi bilan o'ralgan. Signal chizig'i dielektrik qatlam bilan o'ralgan va uning xarakterli empedansi nafaqat chiziq kengligi va substratning dielektrik o'tkazuvchanligi bilan bog'liq, balki yuqori va pastki mos yozuvlar tekisliklari orasidagi masofa va signal chizig'i bilan yuqori va pastki mos yozuvlar tekisliklari orasidagi masofaga ham bog'liq. Dielektrik qatlam bilan chiziq chizig'ini to'liq o'rash tufayli signal tashqi shovqinlardan kamroq ta'sirlanadi, lekin ishlab chiqarish jarayonida dielektrik qatlamning qalinligini nazorat qilish qiyinligi yuqori. Noto'g'ri qalinlikdan kelib chiqadigan empedans ofsetini oldini olish uchun laminatsiyadan keyin dielektrik qatlam qalinligining bir xilligini ta'minlash kerak.
Differensial chiziq: Differensial chiziq ikkita parallel signal chizig'idan iborat bo'lib, ular differentsial signal uzatish orqali umumiy rejim shovqinlarini kamaytiradi. Uning impedans nazorati xarakterli empedans (bitta yakuniy empedans) va differentsial impedans (ikki signal chizig'i orasidagi empedans) o'z ichiga oladi. Differensial empedans odatda bitta uchli empedans bilan qat'iy proportsional munosabatga ega, asosan chiziq kengligi, chiziq oralig'i va dielektrik qalinligi bilan bog'liq. Satrlar oralig'ini nazorat qilish aniqligi qat'iy talab qilinadi. Agar chiziq oralig'ining og'ishi juda katta bo'lsa, bu differentsial impedansning belgilangan qiymatdan chetga chiqishiga olib keladi, bu differentsial signalning yaxlitligiga ta'sir qiladi.
3, asosiy boshqaruv texnologiyasi: jarayonni optimallashtirish
PCB ishlab chiqarish jarayoni parametrlarni substratni kesish, laminatsiyalash, grafik o'tkazishdan tortib to etingga, lehim niqobini qoplashga qadar haqiqiy mahsulotlarga aylantirishning asosiy bosqichidir. Jarayonning har bir bosqichi impedansning aniqligiga ta'sir qilishi mumkin va empedans barqarorligini ta'minlash uchun aniq nazoratni talab qiladi.
(1) Laminatsiya jarayonini aniq nazorat qilish
Laminatsiyalash jarayoni - bu dielektrik qalinligining bir xilligi va barqarorligini to'g'ridan-to'g'ri aniqlaydigan substrat va mis folga bir nechta qatlamlarini laminatsiyalash jarayoni bo'lib, impedans nazorati uchun asosiy jarayonlardan biridir.
Bosim va haroratni birgalikda nazorat qilish: asosli bosim va harorat egri chiziqlari (isitish tezligi, izolyatsiyalash harorati, izolyatsiyalash vaqti) laminatsiya paytida substratning xususiyatlariga ko'ra o'rnatilishi kerak. Agar bosim etarli bo'lmasa, substrat va mis folga o'rtasida bo'shliqlar bo'lishi mumkin, natijada muhitning notekis qalinligi; Agar harorat juda yuqori bo'lsa yoki izolyatsiya vaqti juda uzoq bo'lsa, substrat haddan tashqari qattiqlashishi mumkin, natijada dielektrik o'tkazuvchanligi o'zgarishi va empedansga ta'sir qiladi. Harorat va bosimning og'ishlari oqilona diapazonda nazorat qilinishini ta'minlash uchun real vaqtda monitoring o'tkazish kerak.
Laminatsiyani tekislashni nazorat qilish: Ko'p qatlamli bosilgan elektron platalarni laminatlashda har bir qatlamning uzatish liniyasining mos yozuvlar tekisligi bilan tekislanishi o'rtacha qalinlikning mustahkamligiga bevosita ta'sir qiladi. Agar hizalanishning og'ishi juda katta bo'lsa, u ba'zi joylarda dielektrik qalinligining ingichka yoki qalinroq bo'lishiga olib keladi, bu esa mahalliy impedans ofsetiga olib keladi. Shuning uchun laminatsiyaning hizalanish og'ishini tegishli diapazonda nazorat qilish uchun yuqori-aniqlikdagi joylashishni aniqlash uskunasidan foydalanish kerak. Shu bilan birga, laminatsiyadan so'ng, malakasiz mahsulotlarni zudlik bilan olib tashlash uchun qatlamlar orasidagi moslashuv professional sinov uskunalari tomonidan tekshirilishi kerak.
(2) Grafik uzatish va o'yma jarayonlarini takomillashtirish
Grafik uzatish - bu o'rnatilgan uzatish liniyasining grafikasini mis folga ustiga o'tkazish jarayoni, shu bilan birga o'chirish oxirgi uzatish liniyasini hosil qilish uchun ortiqcha mis folga olib tashlaydi. Ushbu ikki jarayon to'g'ridan-to'g'ri chiziq kengligining aniqligini aniqlaydi, bu esa o'z navbatida empedansga ta'sir qiladi.
Grafik uzatishning aniq nazorati: Grafik uzatish odatda fotolitografiya jarayonini, jumladan qoplama, ta'sir qilish va rivojlanishning uchta bosqichini o'z ichiga oladi. Fotorezistni qo'llashda fotorezistning qalinligi notekis bo'lganligi sababli ta'sir qilishdan keyin naqshning qirralarini xiralashtirmaslik uchun uning qalinligi bir xil bo'lishini ta'minlash kerak; Ta'sir qilish vaqtida ta'sir qilish energiyasini va ta'sir qilish aniqligini nazorat qilish kerak. Grafik chiziq kengligi va belgilangan qiymat o'rtasidagi og'ish mos diapazonda nazorat qilinishini ta'minlash uchun yuqori-aniqlikdagi ekspozitsiya mashinasidan foydalanish kerak; Rivojlanish jarayonida etarli darajada yoki haddan tashqari rivojlanishdan qochish uchun rivojlanish vaqtini va haroratni nazorat qilish kerak.
Aşınma jarayoni parametrlarini optimallashtirish: Aşınma jarayoni mis folga qalinligi bo'yicha qirqish eritmasi kontsentratsiyasini, o'yma haroratini va surtish tezligini o'rnatishni talab qiladi. Haddan tashqari qirqish tezligi chiziq kengligining haddan tashqari qisqarishiga olib kelishi mumkin, sekin surtish tezligi esa to'liq bo'lmaslikka va impedansga ta'sir qiluvchi mis folga qoldiqlariga olib kelishi mumkin. Shu bilan birga, mis folga yuzasiga silliqlash eritmasining teng ravishda püskürtülmesini ta'minlash uchun buzadigan amallar bilan ishlov berish uskunasidan foydalanish kerak, bu esa ma'lum joylarda notekis qirqish va chiziq kengligining chetlanishiga yo'l qo'ymaydi. Chiziqdan so'ng, chiziq kengligining aniqligi optik aniqlash uskunasi tomonidan tekshirilishi kerak va og'ishdan oshib ketgan mahsulotlarni o'z vaqtida qayta ishlash yoki yirtib tashlash kerak.
(3) Lehim niqobini qoplash va sirtni qayta ishlash ta'sirini nazorat qilish
Lehim niqobining qoplamasi (yashil moy) va sirtni ishlov berish (masalan, oltin, qalay qoplamasi) to'g'ridan-to'g'ri empedansni aniqlamasa ham, noto'g'ri ishlov berish hali ham empedans barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin.
Lehim niqobi qatlamining qalinligini nazorat qilish: lehim niqobi qatlami uzatish liniyasining sirtini qoplaydi va uning dielektrik o'tkazuvchanligi va qalinligi mikrochiziq chizig'ining empedansiga ozgina ta'sir qiladi (chiziq chiziqlari dielektrik qatlam bilan o'ralganligi sababli lehim niqobi qatlamidan kamroq ta'sirlanadi). Agar lehim niqobi qatlamining qalinligi notekis bo'lsa, u mikrochiziq chizig'i atrofida nomuvofiq dielektrik muhitga olib keladi va shu bilan mahalliy impedans o'zgarishlarini keltirib chiqaradi. Shuning uchun, lehim niqobini qoplash paytida, qoplama qalinligini nazorat qilish, og'ishni oqilona diapazonda ushlab turish va uzatish liniyasining asosiy joylarini qoplaydigan lehim niqobi qatlamidan qochish kerak.
Sirtni qayta ishlashning izchilligi: Sirtni qayta ishlashning maqsadi mis folga oksidlanishini oldini olish va payvandlash ishonchliligini ta'minlashdir, ammo ishlov berish qatlamining qalinligi va bir xilligi ham uzatish liniyasining qarshiligiga ta'sir qilishi mumkin. Agar ishlov berish qatlamining qalinligi notekis bo'lsa, u uzatish liniyasining sirt qarshiligidagi dalgalanmalarni keltirib chiqaradi va shu bilan empedansga ta'sir qiladi. Shuning uchun, vizual tekshirish va qalinlik sinovi orqali mustahkamlikni ta'minlash bilan birga, ishlov berish qatlamining qalinligi og'ishi oqilona diapazonda nazorat qilinishini ta'minlash uchun sirtni qayta ishlashning jarayon parametrlarini nazorat qilish kerak.
4, Aniqlash va tekshirish: Empedans nazorati aniqligini ta'minlang
Empedansni aniqlash va tekshirish PCB impedans nazorati uchun oxirgi himoya chizig'idir. Haqiqiy mahsulotlarning empedans qiymatlarini aniqlash uchun professional uskunalar va usullardan foydalangan holda, biz ularning talablarga javob berishini ta'minlaymiz va jarayonni optimallashtirish uchun ma'lumotlarni qo'llab-quvvatlaymiz.
(1) Empedansni aniqlash uskunalari va usullari
Hozirgi vaqtda asosiy pcb impedansni aniqlash uskunasi impedans testeridir va aniqlash usullari asosan vaqt domeni reflemetriyasi (TDR) va chastota domeni usulini o'z ichiga oladi.
Vaqt domeni reflektometriyasi: TDR uzatish liniyasiga yuborilgan tez ko'tarilgan impuls signalini aks ettirish asosida xarakterli impedansni hisoblab chiqadi. Ushbu usul uzatish liniyasining turli nuqtalarida (masalan, empedans mutatsiyalarining joylashuvi va amplitudasi) impedans o'zgarishlarini vizual ravishda ko'rsatishi mumkin va mahalliy empedans anormalliklarini (masalan, chiziq kengligining og'ishi va notekis dielektrik qalinligi) aniqlash uchun javob beradi. Sinov paytida, yaxshi aloqani ta'minlash uchun sinov probini pcbdagi sinov nuqtalariga aniq ulash kerak va sinov chastotasi yuqori{2}}chastotali va yuqori{3}}tezlik zanjirlarining ish diapazonini qamrab olishi kerak.
Chastota domen usuli: Chastota domeni usuli turli chastotalarda uzatish liniyasining tarqalish parametrlarini o'lchash orqali xarakterli impedansni hisoblab chiqadi. Ushbu usul impedansning chastota bilan o'zgarishini tahlil qilishi mumkin va butun ish chastotasi diapazonida bosilgan elektron platalarning empedans barqarorligini baholash uchun javob beradi.
(2) Aniqlash ma'lumotlarini tahlil qilish va jarayonni optimallashtirish
Empedansni aniqlash oxirgi nuqta emas, balki ma'lumotlarni tahlil qilish va jarayon parametrlarini optimallashtirish orqali jarayondagi muammolarni aniqlashdir. Misol uchun, agar bosilgan elektron platalar partiyasining mikrochiziq chizig'ining empedansi odatda past deb topilsa, juda katta chiziq kengligi, juda kichik dielektrik qalinligi yoki substratning dielektrik o'tkazuvchanligi juda yuqori kabi muammolar mavjudligini tekshirish kerak. Muammoning asosiy sababini aniqlagandan so'ng, tegishli jarayon parametrlarini sozlang. Shu bilan birga, bosilgan elektron platalarning har bir partiyasini aniqlash ma'lumotlarini qayd etish uchun empedansni aniqlash ma'lumotlar bazasini yaratish, statistik tahlil orqali jarayon parametrlari va empedans o'rtasidagi korrelyatsiyani umumlashtirish va empedans nazoratining aniqligini doimiy ravishda yaxshilash uchun standartlashtirilgan jarayonni boshqarish rejasini shakllantirish kerak.