PCB'de yüksek hızlı mikroşerit üzerinden lehim maskesi açmalı mıyım?

PCB'nin üst katmanı, 650 MHz / 1.3 Gbps (düzeltilmiş: 1.3 GHz) dikdörtgen darbeler ileten 50 Ohm mikroşerit hattı .

İyi sinyal bütünlüğünü korumak için izimin üst kısmındaki lehim maskesi mürekkebini çıkarmalı mıyım?

1.3GHz dikdörtgen darbeler .... Bu aslında dijital veri mi? Eğer öyleyse ve saat frekansı 1.3 GHz ise, sinyalin gerçek frekansı 650MHz'dir ve endişe frekansının 1950MHz olan 3. harmonik olmasını tavsiye ederim. Bu tür bir frekansta, empedans hesaplamalarınızda lehim maskesinin etkisini açıkladığınızdan ve bıraktığınızdan emin olurum.

Aslında dikdörtgen analog veri darbeleri varsa ve frekans 1.3GHz ise, o zaman şeylerin gerçekten önemli olduğu bir frekansa ulaşan 6.5GHz'in 5. harmonisini korumaya çalışırım. Bu durumda belki de mikroşeritin en iyi yapı olmadığını söyleyebilirim ve stripline'ı düşünün. Mikroşerit kullanmanız gerekiyorsa, lehim maskesiyle veya lehim olmadan çizginizin uzunluğu için bir miktar simülasyon yapın (ve çizgi geometrisi ile lehim maskesinin varlığı veya yokluğu için ayarlayın) ve neyle yaşayabileceğinize karar verin. Simüle edemiyorsanız, lehim maskesinin varlığını veya yokluğunu hat uzunluğuna dayandırın. Uzun çizgiler için (birkaç inçten daha büyük) lehim maskesini çıkarmayı düşünün (ENIG'deki nikelin, eğer kaplamanız ise, lehim maskesinden daha kötü olduğunu görebilirsiniz). Daha kısa hatlar için lehim maskesi iyidir.

Birkaç şey daha ... bu mikroşerit ne kadar sürüyor? bir inçten az ... birkaç inçten az ... 30 inçten fazla mı? 15 GHz frekans içeriğine sahip 70 inçlik mikroşeritli kartlara sahibim. Lehim maskesini kaldırırım ve kalay kaplama yaparım. ENIG'deki nikel (ve açıkçası, nikel bariyerli başka herhangi bir kaplama) bu uzun uzunluklarda önemli yüksek frekans kaybına neden olur. Benzer frekanslarda çok sayıda başka tasarımım var, ancak ENIG üzerindeki lehim maskesi ve hatta maskenin mükemmel iyi sinyal bütünlüğüne sahip olduğu 3 inçten daha az çizgi uzunlukları var (geometri, maskenin varlığı için doğru olduğu sürece).

Yüksek frekanslı PCB tasarımında bir yıldan azım. Aşağıda benim cevabım değil, üç farklı kaynaktan tavsiye var.

Kaynak 1. Mikrodalga deneyimi yaşımdan daha uzun olan bir arkadaşım

Seçenek 1: İzin üstünde bir açıklık yapın, daldırma altınla kaplayın.

Notum : ENIG'in ultra yüksek hızlı sinyaller için en iyi seçim olmadığını biliyorum, bu yüzden muhtemelen frekansımın değerini (650 MHz ilk harmonik) açıkladı.

Seçenek 2: Hava ile doğrudan temasa izin veren izin üst kısmındaki lehim maskesini ( açıkta kalan mikroşerit olarak adlandırılır ) çıkarın .

Kaynak 2. PCB dökümhanem
Müşterilerinin mikrodalga uygulamaları için genellikle nasıl yaptıklarını sordum.

Yanıt: standart bir lehim maskesi açıklığı yapın (iz genişliği artı bazı standart lehim maskesi genişletmesi, her bir tarafta 0,1 um). Diğer tüm temas pedlerini kaplarken kaplayın.

Kaynak 3. İnternet
Dr. Eric Bogatin " Doğruluk Olduğunda ", Baskılı Devre Tasarımı ve Üretimi, Mayıs 2003:

Zo üst yüzeyi kaplayan bir lehim maskesinden nasıl değişecek? İkinci sıraya göre, kapasitansın artmasını ve empedansın azalmasını bekleriz. SI6000'i kullanarak ( not: bir saha çözücü ), Zo'nun yaklaşık 1 Ohm / mil lehim maskesi kalınlığında azaldığını görüyoruz.

Hallmark Circuits, Inc. " İmalatçılar açısından kontrollü empedans ", Rick Norfolk, s.8

Lehim maskesinin, hemen hemen her durumda, mikroşerit tasarımlardaki empedans izleri üzerinde mevcut olacağını unutmayın ... İzler üzerindeki bir LPI maskesinin tipik kalınlığı .5 mil'dir ve empedans değeri sadece 2 ohm'dan etkilenir.

Özetim

Bakır oksidasyonundan dolayı açıkta kalan bir mikroşerit kullanmak konusunda biraz isteksizim.

Bu nedenle, iz genişliğinin yanı sıra biraz genişleme lehim maskesi açıklığı yapın, ENIG ile kaplayın (veya daldırma altın frekansınıza uygun değilse başka bir yüzey kaplamasıyla). Toplam metal kalınlığı için empedans muhasebesini yeniden hesaplayın. İstediğiniz Z0 değerini alın (gerekirse iz genişliğini ayarlayın).

PS1: Referans olarak, dökümhanemde, ENIG kalınlığı yaklaşık 4 um'dir (4 um nikel ve 0.1 um altın).

PS2: Anladığım kadarıyla, lehim maskesi mürekkebi ile ilgili sorun iki katlıdır: 1) uygun değildir (karmaşık geometri, empedansı tahmin etmek zordur, buradaki resimlere bakın ), 2) kalınlığı yüzey yüzeylerine kıyasla sıkı bir şekilde kontrol edilmez .

PS3: iziniz harici bir katmanda ise, bir empedans hesaplayıcısında elektrokaplama kalınlığını hesaba katın (fab ile temasa geçmek için en iyisi). Fab'ımda 0,5 oz bakır (18 um) kullanırsam, sonuçta elde edilen bakır kalınlığı 45 um'dir (-3 um bakır parlatma, +30 um açık deliklerin elektrokaplanması).