Was für eine Platine ist die Impedanzkontrollplatine?
In einem Stromkreis (verteilter Konstantstromkreis), der das Konzept der Entfernung einführt, wird das Verhältnis von Spannung zu Strom oder das Verhältnis von elektrischem Feld zu magnetischem Feld „charakteristische Impedanz“ genannt und die Einheit ist Ω.
Bei der Impedanzkontrolle handelt es sich um den Prozess der Anpassung der Ohmwerte einer bestimmten Leitung gemäß den Vorgaben des Kunden.
Bei der Verbindung von Ein- und Ausgang von einem Stromkreis zum nächsten ist es grundsätzlich notwendig, die Impedanz beider anzugleichen. Der Anschluss mit einem Koaxialkabel (Aufbau wie eine TV-Antenne) ist am stabilsten, aber der Impedanzkontrollplatine reproduziert dies auf einer Leiterplatte.
Aktuelle Trends in der Impedanzkontrolle
Unser Ziel ist eine schnellstmögliche Lieferung, auch bei Substraten, die hohe Frequenzen unterstützen.
In den letzten Jahren ist die Zahl der hochfrequenzkompatiblen Leiterplatten deutlich gestiegen. Je höher die Frequenz, desto größer der Übertragungsverlust. Daher werden als Gegenmaßnahme Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante verwendet, um Übertragungsverluste zu reduzieren.
Bei VICTORY PCB sind wir Experten in der Herstellung von Impedanzkontrollplatinen. Normalerweise dauert die Bestellung von Materialien etwa einen Monat, wir versuchen jedoch, die Lieferzeit zu verkürzen, indem wir sie immer auf Lager haben. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, weitere vom Kunden gewünschte Materialien zu bestellen.
Es gibt verschiedene Methoden der Impedanzkontrolle
Das Verhältnis von Spannung zu Strom und das Verhältnis von elektrischem Feld zu magnetischem Feld werden durch Änderung der folgenden Elemente angepasst.
Linienstärke, Zeilenabstand
Es ist das am stärksten veränderbare Element. Bei einer einzelnen Leitung führt eine Vergrößerung der Leitungsbreite zu einer Verringerung des Impedanzwerts, eine Verringerung der Leitungsbreite zu einer Erhöhung des Impedanzwerts.
Bei Differenzleitungen führt eine Vergrößerung der Leitungsbreite und eine Verringerung des Leitungsabstands zu einer Verringerung des Impedanzwerts, während eine Verringerung der Leitungsbreite und eine Vergrößerung des Leitungsabstands zu einer Erhöhung des Impedanzwerts führen.
Kupferfoliendicke
Eine Erhöhung der Kupferfoliendicke verringert den Impedanzwert, eine Verringerung der Kupferfoliendicke erhöht den Impedanzwert.
Abstand zwischen Signalleitung und Referenz
Bei Mikrostreifenleitung und Streifenleitung sind die Signalleitungsschicht und die Referenzschicht getrennt. Mit anderen Worten: Der Abstand zwischen den Schichten entspricht dem Referenzabstand.
Mit zunehmender Entfernung von der Referenz erhöht sich der Impedanzwert, mit abnehmender Entfernung nimmt der Impedanzwert ab.
Relative Permittivität
Es handelt sich um die spezifische Dielektrizitätskonstante des Materials. Eine höhere Dielektrizitätskonstante führt zu einem niedrigeren Impedanzwert und eine niedrigere Dielektrizitätskonstante führt zu einem höheren Impedanzwert.
Dicke des Resists
Bei Mikrostreifenleitungen ist der Effekt nicht groß, aber ein dickerer Resist führt zu einem niedrigeren Impedanzwert und ein dünnerer Resist führt zu einem höheren Impedanzwert.
Faktoren, die den Wellenwiderstand in Leiterplatten beeinflussen
Es gibt verschiedene Mechanismen und Strukturen, aber beim Erstellen einer Leiterplatte sind die Elemente, die die Impedanz beeinflussen, festgelegt. Grundsätzlich erhalten wir vom Kunden Daten und Materialien darüber, welches Ω er für eine bestimmte Leitung steuern möchte. Die Impedanzkontrollplatine besteht aus den nachfolgend beschriebenen Elementen und kann je nach Kundenwunsch angepasst werden.
Linienstärke, Zeilenabstand
Dies sind die am einfachsten zu ändernden Elemente.
Bei einer einzelnen Leitung führt eine Vergrößerung der Leitungsbreite zu einer Verringerung des Impedanzwerts, eine Verringerung der Leitungsbreite zu einer Erhöhung des Impedanzwerts.
Bei Differenzleitungen führt eine Verbreiterung der Leitungsbreite und eine Verkleinerung des Leitungsabstands zu einer Verringerung des Impedanzwerts, während eine Verkleinerung der Leitungsbreite und eine Vergrößerung des Leitungsabstands zu einer Erhöhung des Impedanzwerts führen.
Dicke der Kupferfolie
Eine Erhöhung der Dicke der Kupferfolie verringert den Impedanzwert, eine Verringerung der Dicke der Kupferfolie erhöht den Impedanzwert.
Abstand zwischen Signalleitung und Referenz
Bei Mikrostreifenleitung und Streifenleitung sind die Signalleitungsschicht und die Referenzschicht getrennt. Mit anderen Worten: Der Abstand zwischen den Schichten entspricht dem Referenzabstand.
Mit zunehmender Entfernung von der Referenz erhöht sich der Impedanzwert, mit abnehmender Entfernung nimmt der Impedanzwert ab.
Bei einer flexiblen Platine ist der Abstand zur Referenz kleiner als bei einer normalen starren Platine, sodass der Impedanzwert zwangsläufig niedrig ist.
Um den Anforderungen des Kunden gerecht zu werden, muss die Leitungsbreite reduziert werden, um den Impedanzwert zu erhöhen.
Dann muss je nach Fall die Linienbreite auf ca. 50μ eingestellt werden, was die Fertigung erschwert.
In diesem Fall können wir eine koplanare Struktur anwenden, bei der sich die Referenz auf derselben Ebene wie die Signalleitung befindet.
Relative Permittivität
Es handelt sich um die dem Material eigene relative Permittivität. Grundsätzlich wird das Material vom Kunden vorgegeben, es besteht also keine Möglichkeit, es zu ändern.
Eine höhere Dielektrizitätskonstante führt zu einem niedrigeren Impedanzwert und eine niedrigere Dielektrizitätskonstante führt zu einem höheren Impedanzwert.
Resistdicke
Bei Mikrostreifenleitungen beeinflusst die Lackdicke auch den Impedanzwert. Ein dickerer Resist führt zu einem niedrigeren Impedanzwert und ein dünnerer Resist führt zu einem höheren Impedanzwert.
Impedanzsimulation
Es gibt Software, die den Impedanzwert bei der Herstellung einer Platine mit dieser Struktur automatisch berechnet, indem sie die oben genannten Elemente eingibt, die die Impedanz beeinflussen. Umgekehrt können Sie durch die Eingabe des Impedanzwertes auch die Linienbreite und den Linienabstand berechnen.
Dadurch können die Schichtkonfiguration, die Linienbreite und der Linienabstand vor der Herstellung der Platine bestimmt werden, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass der Impedanzwert nach der tatsächlichen Herstellung der Platine vom erwarteten Impedanzwert abweicht, erheblich verringert wird.
Impedanzmessung
Je nach Kunde müssen wir die Impedanz messen und den Zahlenwert garantieren.
Aufgrund der Sondenform des Messgerätes ist eine direkte Messung der Leitungen im Platineninneren nicht möglich. . Messen Sie zunächst die 50-Ω-Standardplatte und nehmen Sie Feineinstellungen vor. Nach der Anpassung ergibt die Messung eines Teststücks und der Vergleich mit 50 Ω einen genauen Impedanzwert.
Impedanzsimulationstechniken
Die gebräuchlichsten Impedanzwerte sind 45 Ω, 50 Ω und 75 Ω für Single und 90 Ω, 100 Ω und 120 Ω für Differential.
Darüber hinaus werden Hinweise zur Impedanzkontrolle der Leiterplatte beschrieben. Wenn Impedanzmessungen erforderlich sind, sind Testcoupons erforderlich.
Die Standardgröße des Testcoupons beträgt 10 mm x 75 mm, daher müssen wir Testcoupons für die verschiedenen Arten von Spezifikationen platzieren, die eine Impedanzkontrolle erfordern. Daher ist es notwendig, mit einem gewissen Spielraum über die Auferlegung nachzudenken.
Bei hohen Frequenzen geht die bisherige Erklärung grundsätzlich von keinem Verlust aus.
Streng genommen müssen bei der Impedanzregelung Übertragungsverluste berücksichtigt werden (obwohl dies in den meisten Fällen in Ordnung ist).
Je höher die Frequenz des Stromkreises ist, desto größer ist der Übertragungsverlust, der vom Zielimpedanzwert abweichen kann.
Leider ist die Software, die uns derzeit zur Verfügung steht, nicht in der Lage, Simulationen durchzuführen, die Übertragungsverluste berücksichtigen.
Herstellungstechnologie
Die Klassifizierung von Leiterplatten berücksichtigt die Technologie ihrer Herstellung. Drei Hauptmethoden werden verwendet:
· subtraktiv – um ein leitfähiges Muster zu erhalten, werden unnötige Abschnitte der leitfähigen Schicht (Folie) auf der Oberfläche der Basis durch Ätzen entfernt;
· Additiv – leitfähiges Material wird selektiv auf einer folienfreien Basis abgeschieden;
· Halbadditiv – auf den Untergrund wird vorab eine dünne Beschichtungsschicht aufgetragen, die anschließend aus den Lücken entfernt wird.
Additive Verfahren nach dem Prinzip der Erzeugung einer leitfähigen Beschichtung werden in chemische und chemisch-galvanische Verfahren unterteilt.
Leiterplatten unterscheiden sich auch in der Art und Weise, wie das gedruckte Verdrahtungsmuster aufgebracht wird:
· Meshographie;
· Fotodruck (negativ oder positiv);
· Offsetdruck.
Auch andere Feinheiten des technologischen Prozesses zur Herstellung von Leiterplatten werden berücksichtigt.
Wenn ein Kunde nach der Simulation von Übertragungsverlusten fragt, können wir intern nicht antworten. Wenn dies jedoch nicht häufig vorkommt, können Sie Polar Instruments mit der Durchführung einer S-Mulation beauftragen.
Als Einflussgrößen sind dann Informationen über den dielektrischen Verlustfaktor des Materials, die Länge der Steuerleitung und die Frequenz des Wechselstromkreises erforderlich.
