Menimme piirilevyliikkeeseen ja kysyimme heiltä: “Pystyttekö hallitsemaan jälkiimpedanssia 10%:n sisällä?”. He vastaisivat sinulle täydellä luottamuksella: “Ei ongelmaa!” Jos hieman painostaisit ja pyytäisit 8%, he saattaisivat miettiä hetken ja sitten vastata: “Ei, ei, ei, ei, ei, ei, ei, ei, ei, ei, ei! ”Okei (sisäkerroksille)!“ Jos sitten kysyt: ”Ystävyyden pieni vene saattaa... kääntyä!
Ydinkysymys: Impedanssitoleranssi: Jäljet vs. viat Impedanssitoleranssi
Sekä jäljet että läpiviennit yhdistävät lähetinpiirit. Miksi siis jälkiä voidaan pitää 10%:n lämpötilassa, mutta läpivientejä ei? Tiedämme, että myöskään johtoja ei ole helppo valvoa. Jälkiimpedanssiin vaikuttavat muun muassa syövytystekijä, kerrossiirtymä ja pinnan karheus. Mikroliuskajohtojen osalta myös juotosmaskilla ja kuparin paksuudella on merkitystä. Silti monet valtavirran piirilevyliikkeet voivat taata 10% tai jopa 8% impedanssitoleranssin jälkien osalta. Läpivientien osalta tietääkseni yksikään piirilevyliike ei lupaa valvoa läpivientien impedanssia 10%:n rajoissa. Tämä tarkoittaa, että läpivientien osalta on monia tekijöitä, joita piirilevyliikkeet eivät voi hallita, joten ne eivät voi taata sitä.
Mitä tämä artikkeli kattaa
Tässä artikkelissa esittelen ensin kaksi via-prosessia: poraus ja via-täyttö. Monet tietävät, että porauksella on merkitystä, mutta kuinka paljon porauksen toleranssi vaikuttaa via-suorituskykyyn? Täytön osalta monet luulevat, että läpiviennin täyttäminen hartsilla tai juotosmaskilla muuttaa läpiviennin suorituskykyä. Testaamme näitä vaikutuksia simuloinnin avulla.
1. Porausprosessi ja sen vaikutus Via-suorituskykyyn
Ensin poraaminen. Kuulemme usein kaksi nimeä: porakoko ja valmiin reiän koko. Jos suunnittelemme 8 milin reiän piirilevytiedostossamme, luuletko, että tehdas käyttää 8 milin poranterää? Ei tietenkään. Läpiviennin on yhdistettävä eri kerroksissa olevat jäljet. Reikä on pinnoitettava niin, että kupari kulkee pystysuoraan reiän läpi. Se on läpipäällystettyä kuparia. IPC-standardin mukaan läpiviedyn kuparin paksuudelle on asetettu vaatimukset, jotka ovat noin 18 µm - 20 µm. Tehtaat siis takaavat, että reiän paksuus on 8 millimetriä pinnoituksen jälkeen. Tämä lopullinen koko on valmis reikä. Tämä tarkoittaa, että alkuperäisen porakoon on oltava suurempi kuin 8 millimetriä. Kuinka paljon suurempi? 10 millimetriä? 12 millimetriä? Tällä kokoerolla on suuri vaikutus via-suorituskykyyn.
Tehtaan poratoleranssisääntöjen mukaan 0,2 mm:n (8 mil) valmiiseen reikään tarvitaan vähintään 0,25 mm:n (10 mil) poranterä. Jos et määritä tiukempaa ohjausta, tehdas saattaa käyttää 0,3 mm:n (12 mil) poranterää. Kaikki tietävät, että suurempi pora tekee pienemmän impedanssin. Mutta kuinka paljon pienempi? Simulointituloksemme voivat näyttää sen.
Simulointi osoittaa, että 0,2 mm:n ja 0,3 mm:n läpivientien impedanssiero on yli 5 ohmia.
Jos tarkastelemme kautta aiheutuneita tappioita, voimme myös nähdä selviä eroja.
Tässä yksittäisessä porausprosessissa pelkästään työstötoleranssi voi aiheuttaa yli 10%:n vaihtelun.
2. Täytön kautta: Simulointi ja tulokset
Nyt täytön kautta. Monet ystävät kysyivät, vaikuttaako via-täyttö via-suorituskykyyn. Kerroin heille: “Ei vaikutusta! Ei vaikutusta!” He uskoivat minua, mutta epäilivät silti. Niinpä tein simulaatioita tarkistaakseni asian.
Alla olevassa kuvassa on mallit täyttämättömille ja täytetyille läpivienneille. Punainen tarkoittaa hartsia tai juotosmaskia, joka täyttää läpiviennin.
Vertailimme paluuhäviötä ja lisäyshäviötä näissä kahdessa tapauksessa. Miksi linjoja on vain yksi? Koska linjat ovat päällekkäin. Miksi ne menevät päällekkäin? Koska sillä ei ole vaikutusta. Tulokset ovat samat.
Teoreettinen syy: Miksi täytöllä ei ole merkitystä
Kaikki, jotka tuntevat jonkin verran suurnopeusteoriaa, tietävät, että suuremmalla nopeudella signaalissa näkyy skin-ilmiö. Signaali virtaa lähellä via-ulkoseinää. Joten riippumatta siitä, mikä dielektrinen aine on läpiviennin sisällä, signaalin ja referenssin välinen sähkömagneettinen kenttä ei kietoudu läpiviennin sisäpuolelle. Jos sisällä ei ole kenttää, läpiviennin sisällä olevalla materiaalilla ei ole mitään vaikutusta.
