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失效分析论文:高速PCB阻抗一致性研究

时间:2021-07-22 05:43 点击次数:
  本文摘要:伴随着数据信号传送的高效运转和高频率发展,对pcb电路板的电阻设计方案及线性度回绝日渐苛刻,以提升数据信号在传送全过程中的光源、杂讯等,保持传送数据信号的一致性。PCB制做时因为图型产自分布均匀性、PP压合薄厚分布均匀性、图形界限分布均匀性及电镀工艺分布均匀性等难题不会有,不容易导致有所不同方位电阻经常会出现差异。

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伴随着数据信号传送的高效运转和高频率发展,对pcb电路板的电阻设计方案及线性度回绝日渐苛刻,以提升数据信号在传送全过程中的光源、杂讯等,保持传送数据信号的一致性。PCB制做时因为图型产自分布均匀性、PP压合薄厚分布均匀性、图形界限分布均匀性及电镀工艺分布均匀性等难题不会有,不容易导致有所不同方位电阻经常会出现差异。文中根据在有所不同方位设计方案单端和差分信号电阻线,综合分析图型产自、回首线方位产自、铜薄等对电阻一致性的危害,并对危害电阻操控的首要条件进行剖析,确定了危害电阻一致性的关键要素及各要素具有高矮,能为PCB生产制造时提高PCB电阻一致性获得参考和结合。

关键字:电阻操控;电阻一致性;物质层薄厚;图形界限;髙速PCB1序言近些年,伴随着电子信息技术的迅猛发展,数据信号的降低沿時间更为较短,PCB数据信号传送頻率和速率也大大的提高[1]。另外,数据信号传送的高效运转和高频率发展促使同轴电缆效用日益严重[2],数据信号在传送全过程中更非常容易经常会出现串扰、光源等难题,为保持传送数据信号的一致性、降低传送耗损,回绝PCB在设计方案、加工过程中提高电阻线性度,尽可能地保证 匹配电阻[3]。针对高频率、髙速电源电路,PCB电阻线性度一般操控在10%或7%,一部分商品回绝操控在5%范畴。在加工过程中,PCB电阻操控不但要监管同一同轴电缆的电阻值在范畴内(同一同轴电缆电阻不确定性),还务必保证 整个PCB线路板有所不同同轴电缆皆合乎操控回绝(有所不同同轴电缆电阻一致性)。

因为图型内实际布线是歪斜的、多种多样的,没法对每一组同轴电缆进行检测。针对有电阻操控回绝的PCB,现阶段罕见的做法是在PCB的拼版板材边缘或板正中间方位设计方案电阻检测条,这种检测条与PCB有完全一致的层叠、图形界限/线距等,可根据检验检测条的电阻比较慢、便捷地鉴别PCB的电阻操控状况。

可是,因为电镀工艺边缘效应、聚酰亚胺薄膜边漏胶大及路线转印纸分布均匀性等要素的危害,检测条与实际布线的电阻不会有一定的差异,促使检测条的电阻結果没法合理地意味着布线的实际电阻值。另外,板内图型回首线方位是变化多端的,一些同轴电缆周边拼版边沿,一些位于拼版的正中间方位,而压层流胶、电镀工艺和转印纸分布均匀性等不容易危害拼版有所不同方位的电阻值。为搭建高精密电阻操控,提高拼版内有所不同同轴电缆的电阻一致性,降低电阻检测条与拼版内路线的电阻差异,必不可少了解危害电阻一致性的要素,并目的性地进行提升改进。

文中根据试验设计,对于拼版内电阻一致性(实际回首线中间、实际布线与电阻检测条中间)的影响因素进行剖析研究,剖析剖析了拼版有所不同方位处的物质层薄厚(全名介厚)、相对介电常数、图形界限、铜薄及阻焊层分布均匀性对电阻的危害,下结论各要素对板材边缘检测条与板内图型电阻差异的危害尺寸,并对差异的组成缘故进行深入分析,能为髙速PCB电阻精密度及电阻一致性操控获得参考。2实验方式2.1原材料与机器设备原材料:规格型号为106、1080、3313的半煅烧片及0.毫米细木工板机器设备:安捷伦E5071C频谱分析仪,金相互之间光学显微镜2.2实验基本原理及方式2.2.1有所不同方位电阻差异及危害各种因素应用有所不同含胶量的半煅烧片进行压合,并在同一表面距板材边缘有所不同方位处设计方案50Ω单端线和100Ω差分信号线。制做顺利完成后应用频谱分析仪检测拼版有所不同方位电阻,切成片剖析拼版有所不同方位介厚、图形界限、铜薄差异。

步骤设计方案:切料→里层图型→压合→打孔→沉铜→板镀→表层图型→图型电镀工艺→表层转印纸→防焊→沉金→测试2.2.2半煅烧片没有合模力对有所不同方位介厚、相对介电常数及电阻的危害剖析各自应用3张106、2张1080.和2张3313半煅烧片与1oz铜泊进行压合,然后蚀去铜泊并精确测量有所不同方位介厚差异,并根据手机软件数值模拟:(1)拼版有所不同方位因物质层薄厚劣导致的电阻差异;(2)流胶差异对物质层相对介电常数的危害及从而导致的电阻差异。2.2.3割铜率差异对介厚操控及电镀工艺的危害拼版里层图型应用图形界限为177.8μm的路线,根据调整路线间隔获得割铜率各自为0%-100%的控制模块(步幅为10%),表层割铜率设计方案为20%、33%和50%。转印纸后切成片剖析拼版有所不同方位处介薄、图形界限和铜薄差异,并应用手机软件推算出来其对电阻的危害。步骤设计方案:切料→里层图型→压合→板镀→表层湿膜→图型电镀工艺→表层转印纸→测试3結果与争辩3.1距板材边缘有所不同距离处电阻差异图6为拼版有所不同方位处单端线和差分信号线的电阻检测結果及适度的介厚、图形界限、铜薄转变曲线图,由图6A和图6B由此可见,针对里层路线,周边板材边缘的单端线(距板材边缘25mm)的电阻要比板正中间小2~3Ω,而板材边缘差分信号线电阻则比板正中间小3~4Ω,当路线距板材边缘大于或等于50毫米时电阻值变化幅度扩大。

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前后对比6A和图6B中的介厚、图形界限、铜薄要素由此可见,三者中介公司薄不会受到方位危害仅次,且其变化趋势与电阻趋势分析彻底完全一致;有所不同方位处单端线长度差分信号图形界限差异在4μm内,差异较小;而有所不同方位处铜薄转变则无特殊规律性,铜薄差异在1.5μm内。因而,针对里层路线而言,危害有所不同方位电阻一致性的仅次要素是压合后的介厚分布均匀性,次之则是图形界限。

由图6C和图6D能够显出,针对表层路线,与板材边缘间距越大,电阻值逐渐减少,当路线距板材边缘低于75mm时,电阻值变化幅度较小,逐渐保持稳定。比照有所不同方位处介薄、图形界限、铜薄由此可见,板材边缘(25mm一处)比板正中间介薄小10μm上下,图形界限误差在5μm之内。因为电镀工艺边缘效应,板材边缘铜厚要比板正中间大2.5μm上下。因而,针对表层路线而言,危害有所不同方位电阻一致性的仅次要素也是介厚分布均匀性。

3.2介厚分布均匀性以及对电阻的危害由前文由此可见,介厚分布均匀性对里层和表层电阻一致性皆有非常大的危害,在电阻设计方案时,介厚还包含细木工板的物质层薄厚和半煅烧片压合后的薄厚。一般来说,细木工板的薄厚分布均匀性不错,有所不同方位差异较小,但半煅烧片压合后的介厚及分布均匀性常常与设计方案值不会有误差,具体生产制造板有所不同方位处介薄有一定的差异(特别是在是板材边缘和板正中间地区),导致此差异的缘故有:①图型产自失调(即割铜率不完全一致);②板材边缘流胶速率比较慢,导致板材边缘方位介厚稍厚。(1)割铜率差异对介厚分布均匀性及电阻的危害针对有所不同型号规格PP,压合时流胶长短不会有差异,当低割铜率地区、较低割铜率或无铜区总面积较钟头,因为流胶长短允许,有所不同地区介厚必然不会有差异,特别是在是管理中心方位,因为周边胶的防碍,低割铜率地区管理中心的胶没法铺满至缺胶地区,而较低割铜率地区管理中心也较难获得填胶。因此,大家根据理论模型推算出来出有有所不同基铜薄厚时因为割铜率差异导致的介厚差异,并推算出来其对电阻的危害,其結果如报表1下图。


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