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PCB特性阻抗控制精度探讨

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2020-03-04 10:41    浏览量:
     讨论PCB特性阻抗控制的准确性随着计算机主导电路信号传输的高速发展,最重要的问题之一就是要求PCB在高速信号传输中保持信号稳定,并且不产生误操作,这需要用于改善PCB的特性阻抗控制的精度。
     PCB打样对特性阻抗控制的精度提出了更严格的要求是一个巨大的挑战,因此本文讨论了如何满足客户阻抗控制精度的严格要求,希翼对PCB制造同行有所帮助。
     前言随着电子机器产品的快速发展,这就要求使用PCB特性阻抗控制要求来实现高精度。
     以计算机高速的进展为例,大家可以说明这种需求的发展趋势。 PCB建立初始控制精度要求±10%是由Direc Rambus型DRAM模块(RIMM)应用800MHz频率信号在电路中提出的,这是为了确保计算机主机和  开关的内部电路实现更高速的动作。不仅在RIMM的计算机产品上,而且很多电子产品需要基板上的电路可以很好地匹配,一些客户使用相应的PCB板特性,阻抗控制精度不限于原来的±15%或±10%,一些阻抗控制精度要求提高到±8%甚至±5%,这对PCB制造商来说确实是一个很大的挑战
     本文主要针对如何满足客户阻抗控制精度的严格要求,希翼对PCB制造同行有所帮助。
     阻抗控制精度分析一般多层板传输线系统实现60±10%Ω仍然很容易,但要达到75±5%Ω,甚至50±5%Ω会有点困难,误差5 %即使对于高技术规格的应用也不常见,但也有一些客户对阻抗控制精度的要求为 ±5%,例如,很清楚。以下是大家生产的一块板,板的要求:4层板,完整板厚1.0±0.10mm,板材采用FR4,客户有指定的层压结构,见下图关于PPCB特征阻抗控制精度的探讨模拟计算
     PCB特性阻抗对于具有阻抗控制要求的电路板,目前,PCB工厂更常见的做法是在PCB生产的适当位置设计一些阻抗标本,这些阻抗标本具有相同的分层和阻抗线结构作为PCB。在阻抗样本的设计之前,使 用一些阻抗计算App来模拟阻抗以便预测阻抗。其中,POLAR UK开发的CITS测试系统和计算App自1991年以来已被许多PCB制造商使用,操作简单,具有强大的功能计算能力。然而,无论系统有多强大,其计算能力和用于计算阻抗的现场解决方案工具都依赖于“理想”材料的使用,并且模拟计算结果与实际测量的阻抗结果之间总会存在一些偏差。因此,使用具有高计算精度的App来模拟和预测客户阻抗控制精度的±5%非常重要。为此,大家使用由POLAR UK Polar SI8000K开发的最新计算App控制阻抗快速求解器进行仿真预测,由于客户要求:为了满足50±5%Ω的阻抗,允许PCB工厂对其进行适当调整层叠结构,阻抗线宽度无法调整,因此,仿真结果如下:关于PCB特性阻抗控制精度的探讨产过程控制
     使用平行曝光机进行生产由于非平行光属于点光源,发光是由散射光发出的,因此,这些光通过薄膜进入感光干膜或其他液体防蚀胶片等都是以各种角度曝光的,曝光后的图形和胶片上的胶片会产生一定的差,平行光垂直暴露在光敏干膜或其他液体抗蚀刻剂膜上进行曝光,因此曝光在光敏层上的导线宽度将非常接近wi在森林薄膜上重新宽度,这样可以获得更精确的线宽,从而减少这种偏差对阻抗的影响。
     外铜选用薄铜箔由于细线的快速发展,薄铜箔得到了大量的开发和充分利用,铜箔厚度已从1OZ年初提高到1 /主要是2OZ,早期还开发了1 / 3OZ和1 / 4OZ,甚至更薄的1 / 7OZ铜箔等。因为较薄的铜箔厚度有利于制造和控制线宽和线的完整性,从而有助于确保阻抗控制的准确性。因为客户要求外部铜厚度为1OZ,因此,对于外层的四层板压大家选择1 / 3OZ铜箔进行压实,然后经过电镀可以达到客户表面铜厚度1OZ铜厚度的要求,以满足客户表面完成铜厚度要求,在蚀刻期间控制线宽的均匀性也是有益的。 
     采用铜箔电气加热压力机层压机加热方式有电加热和蒸汽加热两种,我企业采用意大利CEDAL企业采用ADARA技术生产的多层真空压力机,系统采用一卷式半固化片周围的铜箔和层压板内层的叠层,在层压机中将铜箔带电,达到加热效果,温度分布,整个层压板的温度分布可达177±2℃,由于加热快,温度分布均匀,压实过程中树脂流动性更均匀,层压板厚度平滑度可达±0.025mm,层间介质层厚度更均匀。
     采用全板电镀生产为了获得更均匀的导线厚度和宽度,确保阻抗在规定的公差范围内,PCB后孔隙率直接用于整板电镀生产中,电流密度适当减少。由于PCB后孔隙率直接进入整板镀层,在一定的镀液条件下,整板在板面上接受均匀的电流密度,因此整个板面与孔内铜的厚度相对均匀,其中有利于控制表面铜的厚度和线宽的均匀性(因为不均匀的铜厚度将对带的蚀刻均匀性有影响),从而便于控制PCB特性阻抗并降低其挥发性。
     其他方面当然,为了满足客户在蚀刻线上的50±5%Ω(50±2.5Ω)阻抗控制要求,还应控制丝网印刷绿油等方面,以确保线材的宽度和厚度线材表面的绿色油层均匀。
     PCB阻抗测量的阻抗测量通常使用时域反射器(TDR)进行,TDR(时域反射器)已成为测量印刷电路板上特性阻抗的既定技术。阻抗测量对于特性阻抗也非常重要,其中测量阻抗需要±5%的精度,因此一定要确保测量的正确性,否则阻抗合格的板将被错误地测量为不合格。
     测量之前使用可追踪阻抗标准进行校准由于TDR用于阻抗测量是一种高精度RF测量工具,在测量过程中,TDR测量要求在同一环境的跟踪前端和后端DC条件下,因为大多数阻抗COUPON不是终端,最好使用可追溯的标准修正参考空气管道。使用高精度负载电阻校准TDR可减少阻抗测量误差测量2.3.2时,不得将手放在阻抗COUPON上当手或手指放置在阻抗COUPON上时,表面的阻抗结构发生变化,导致测得的阻抗降低,测试者在测试过程中不应将手或手指放在阻抗COUPON上。
     在测试过程中用固定测试夹具进行阻抗COUPON固定测试一般测试阻抗经常做法是将阻抗COUPON直接放在工作台上进行测试,这会影响测量结果,因为Workbench面罩有自己的绝缘常数,阻抗COUPON如果与工作台直接接触,产生的阻抗测试结果会很低,当然,对于阻抗控制精度要求在公平的情况下不是很严格,而对于测试类似测量阻抗要求的精度为±5%的特性阻抗应使用固定测试夹具来对阻抗COUPON进行固测量期间检查RF电缆和探头磨损情况射频电缆和探头的使用寿命有限,用户在使用过程中会磨损,一旦射频电缆和探头断裂会影响阻抗测量结果,测量时检查射频电缆和探头的磨损,确保测量正确。
      其他方面当然,为了保证测量的准确性,在测量过程中要求手机靠近测试区域关闭,在测量时需要TDR阻抗测试探头和阻抗测试COUPON接触,以确保良好。
     结果&讨论以下是使用TDR测试系统测试板的阻抗测试结果,从结果可以看出,板上测试的阻抗在47.5∽52.5Ω之间,即完全满足阻抗要求客户50±5%Ω(50±2.5Ω)。因此,可以看出阻抗控制ac客户的准确率±8%甚至±5%需要在生产前以更高的计算精度进行更精确的App模拟和预测,并结合模拟预测的结果对生产中的一些相应参数进行适当调整 对关键过程进行特殊控制的过程,同时,仍然可以实现测量时确保测量的正确性。

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