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PCB기술

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특성 임피던스 란 무엇입니까
2020-10-04
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Author:Dag      Share

1. 저항

AC 전류가 도체에 흐를 때 저항을 임피던스라고 하며 Z에 해당하며 단위는 Ω입니다.

이 때의 저항은 DC 전류의 저항과 다릅니다. 저항의 저항 외에도 유도성 리액턴스(XL)와 용량성 리액턴스(XC)의 저항 문제가 있습니다.

직류의 저항을 구별하기 위해 교류가 만나는 저항을 임피던스(z)라고 합니다.

Z=√ R2 +(XL -XC)2

2. 임피던스(z)

최근 몇 년 동안 IC 집적도가 향상되고 적용됨에 따라 신호 전송 주파수와 속도가 점점 더 빨라지고 있습니다. 따라서 신호 전송(전송)이 특정 값에 도달하면 PCB 와이어 자체의 영향을 받아 전송 신호가 심각하게 왜곡되거나 완전히 손실됩니다. 이것은 PCB 와이어를 통해 흐르는 "사물"이 전류가 아니라 에너지의 구형파 신호 또는 펄스의 전송임을 나타냅니다.

3. 특성 임피던스 제어(Z0)

"특성 임피던스"라고도 하는 위의 "신호" 전송 저항은 기호 Z0을 나타냅니다.

따라서 PCB 와이어의 "켜짐", "꺼짐" 및 "단락" 문제를 해결하는 것만으로는 충분하지 않으며 와이어의 특성 임피던스를 제어하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 즉, 고속 전송 및 고주파 신호 전송을 위한 전송선의 품질은 전송선의 품질보다 훨씬 엄격합니다. 더 이상 "개방/단락" 테스트 통과 또는 노치, 버가 선 너비의 20%를 초과하지 않습니다. 특성 임피던스 값을 측정해야 하며 허용 오차 내에서 임피던스를 제어해야 합니다. 그렇지 않으면 폐기만 되며 재작업이 불가능합니다.

PCB 임피던스 제어

PCB 보드 특성 임피던스를 제어해야 하는 이유

1. 전자 장비(컴퓨터, 통신 기계)가 작동 중일 때 드라이버가 보낸 신호는 PCB 전송 라인을 통해 수신기에 도달합니다. 신호가 인쇄 회로 기판의 신호 라인에서 전송될 때 특성 임피던스 값 Z0은 헤드 및 테일 부품의 "전자 임피던스"와 일치해야 신호의 "에너지"가 완전히 전송될 수 있습니다.

2. 인쇄 회로 기판의 품질이 좋지 않고 Z0가 허용 오차를 초과하면 전송된 신호는 반사, 분산, 감쇠 또는 지연과 같은 문제가 발생합니다. 심각한 경우 잘못된 신호가 전송되고 컴퓨터가 충돌합니다.

3. 엄격한 판 선택 및 생산 공정 제어, 다층 기판의 Z0은 고객이 요구하는 사양을 충족할 수 있습니다. 전자 임피던스가 높을수록 전송 속도가 빨라집니다. 따라서 PCB의 Z0은 부품 매칭 요구 사항을 충족하도록 개선되어야 합니다. Z0가 적격인 경우에만 고속 또는 고주파 신호가 요구하는 적격품으로 볼 수 있습니다.

PCB의 특성 임피던스 Zo와 PCB 재료 및 PCB 공정의 관계

PCB 마이크로스트립 라인 구조의 특성 임피던스 Z0 공식: Z0 = 87 / R + 1.41 ln5.98h / (0.8W + T)

여기서: ε R - 유전 상수 H - 유전 두께 W - 도체 폭 T - 도체 두께


보드의 ε R이 낮을수록 PCB 회로의 Z0 값을 높이고 고속 부품의 출력 임피던스 값과 맞추기 쉽습니다.

1. 특성 임피던스 Z0는 플레이트의 ε R에 반비례합니다.

Z0는 중간 두께가 증가함에 따라 증가합니다. 따라서 Z0 엄격한 고주파 회로의 경우 동박 적층 기판의 중간 두께 오차가 엄격하게 요구됩니다. 일반적으로 중간 두께의 변화는 10%를 초과해서는 안됩니다.

2. 특성 임피던스 Z0에 대한 유전체 두께의 영향

선 밀도가 증가함에 따라 중간 두께가 증가하면 전자기 간섭이 증가합니다. 따라서 도체 배선 밀도가 증가함에 따라 전자파 간섭으로 인한 표유 신호 또는 혼선을 제거하거나 줄이기 위해 매체의 두께를 감소시키거나 ε R을 줄여 낮은 ε r 기판을 선택해야 합니다.

마이크로스트립 라인 구조의 특성 임피던스 Z0에 따라 공식은 다음과 같습니다. Z0 = 87 / R + 1.41 ln5.98h / (0.8W + T)

동박(T)의 두께는 Z0에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 와이어 두께가 클수록 Z0은 작아집니다. 그러나 변화의 범위는 상대적으로 작습니다.

3. 특성 임피던스 Z0에 대한 동박 두께의 영향

동박의 두께가 얇을수록 높은 Z0 값을 얻을 수 있지만 두께의 변화는 Z0에 거의 기여하지 않습니다.

Z0에 대한 얇은 동박의 기여는 Z0를 개선하거나 제어하기 위해 가는 와이어 제조에서 얇은 동박보다 정확합니다.

공식에 따르면:

Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / (0.8W+T)

선 너비 W가 작을수록 Z0이 커집니다. 와이어 폭을 줄이면 특성 임피던스를 향상시킬 수 있습니다.

Z0에 대한 선폭 변화의 영향은 선 굵기보다 훨씬 더 분명합니다.

4. 특성 임피던스 Z0에 대한 도체 폭의 영향

Z0는 선폭 W가 좁아짐에 따라 급격히 증가하므로 Z0를 제어하기 위해서는 선폭을 엄격하게 제어해야 합니다. 현재 대부분의 고주파 라인과 고속 디지털 라인의 신호 전송 라인 폭 W는 0.10 또는 0.13mm입니다. 일반적으로 선폭 제어 편차는 ± 20%입니다. 전송 라인이 없는 기존 전자 제품의 경우 PCB 와이어(전선 길이 "신호 파장의 1/7")는 요구 사항을 충족할 수 있지만 Z0 제어가 있는 신호 전송 라인의 경우 PCB 와이어 너비의 편차가 ± 20%이므로 요구 조건을 충족하다. Z0의 오차가 ±10% 이상이기 때문입니다.


PCB 특성 임피던스 제어 및 PCB 공정 제어

1. PCB 필름 생산 관리 및 검사

항온항습실(21±2℃, 55±5%), 방진, 선폭보상.

2. PCB 패널 디자인

패널의 가장자리가 너무 좁지 않아야 하고 코팅이 균일해야 하며 도금과 가음극을 사용하여 전류를 분산시켜야 합니다.

표준 샘플(쿠폰)은 Z0를 테스트하기 위해 설계되었습니다.

3. PCB 에칭

엄격한 공정 매개변수는 측면 부식을 줄이고 첫 번째 검사를 수행합니다.

와이어 에지에서 잔류 구리, 구리 슬래그 및 구리 스크랩을 줄입니다.

선폭을 확인하고 필요한 범위(± 10% 또는 ± 0.02mm) 내에서 조절하십시오.

4. Pcbaoi 시험

2GHz 고속 신호의 경우 간격이 0.05mm일지라도 스크랩해야 합니다. 핵심은 내부 레이어의 선 너비와 결함을 제어하는 것입니다.

5. PCB 적층

진공 라미네이터는 압력을 줄이고 접착제의 흐름을 줄이고 더 많은 수지를 유지하려고 시도합니다. 수지가 ε R에 영향을 미치고 수지 보존이 더 많아지고 ε r이 낮아집니다. 적층 두께 허용 오차를 제어하십시오. 판 두께가 균일하지 않기 때문에 중간 두께 변화가 Z0에 영향을 미친다는 것을 의미합니다.

6. PCB 기판 선택

엄격히 판형 블랭킹의 고객 요구 사항에 따라. 잘못된 모델, 잘못된 ε R, 잘못된 판 두께, 올바른 PCB 제조 공정, 동일한 스크랩. Z0는 ε R의 영향을 크게 받기 때문입니다.

7. PCB 솔더 마스크

이론상 저항용접의 두께는 너무 두꺼워서는 안되지만 실제로 그 영향은 그리 크지 않습니다. 구리 도체의 표면은 공기에 노출되어 있으므로(ε r = 1) Z0의 측정값이 더 높습니다. 그러나 저항용접의 εr이 4.0으로 공기보다 훨씬 높기 때문에 Z0의 값은 용접저항 후 1-3Ω 감소합니다.

8. PCB의 수분 흡수

완성 된 다층 보드는 물의 ε r = 75가 Z0에 큰 하락과 불안정한 효과를 가져올 것이기 때문에 가능한 한 수분 흡수를 피해야 합니다.

PCB의 특성 임피던스에 영향을 미치는 것은 유전체의 두께이며, 그 다음으로 유전상수, 전선폭, 전선두께가 뒤따른다. 기판 선정 시 ε R 과 H 의 변화가 적고 t 조절이 용이하나 선폭 W 를 ±10% 이내로 조절하기 어렵다. 또한, 선폭의 문제는 핀홀, 노치 및 와이어의 함몰을 포함합니다. 어떤 의미에서 Z0을 제어하는 효과적이고 중요한 방법은 PCB 선폭을 제어하고 조정하는 것입니다.