Os eletrodos não funcionais devem ser removidos ou mantidos em vias de PCB de alta velocidade?

Sinais de alta velocidade são um tema quente que não pode ser evitado pelas indústrias de comunicação. Com o aumento da quantidade de informações transmitidas e da taxa de velocidade de transmissão, os sinais de alta velocidade gradualmente se tornaram significativos. PCB de alta velocidade é uma placa de carregamento de sinais de alta velocidade e sua seleção de material, tecnologia de fabricação e design de roteamento afetam a qualidade dos sinais de alta velocidade. Non-Functional Pad, também conhecido como NFP, é um método tecnológico para fabricar PCB de alta velocidade, enquanto a perda de inserção é um dos parâmetros mais importantes que indicam a qualidade do sinal. Remover ou manter o NFP tem sido um tópico de discussão inevitável entre engenheiros e fabricantes. Este artigo analisa a influência do NFP na perda de inserção de sinais de alta velocidade a partir da perspectiva do procedimento de fabricação em um método experimental e orienta você para a resposta de remover ou manter as almofadas não utilizadas.

Introdução do NFP

As almofadas não funcionais são almofadas em camadas internas ou externas que não estão conectadas a nenhum padrão condutor ativo na camada. O NFP não tem influência em nenhuma transmissão de sinal elétrico, mas é capaz de fortalecer a adesão de cobre na parede do furo. O NFP pode ser exibido na Figura 1 abaixo.

Adicionar NFP significa fornecer pontos de fixação de metal antes do cobre PTH (Plated Through Hole), portanto, muitos fabricantes tendem a adicionar NFP para garantir um melhor efeito do cobre PTH no processo de fabricação de PCB multicamadas.

Projeto do experimento

Neste experimento, o mesmo material CCL (Copper Clad Laminate) é selecionado. Todos os PCBs contêm 20 camadas, entre as quais o roteamento é implementado na terceira e na décima oitava camada. A perda de inserção pode ser comparada entre a adição de NFP (Esquema 1) e a remoção de NFP (Esquema 2) para garantir se o NFP tem influência na qualidade do sinal. Como existem muitos elementos incertos no processo de fabricação de PCB, os parâmetros-chave devem ser inspecionados além da perda de inserção para garantir que nenhum outro elemento de influência seja misturado na fabricação.

Inspeção de elementos influentes

• Inspeção de consistência de impedância


No teste de perda de sinal, a reflexão do sinal tende a ser gerada devido à impedância inconsistente, o que finalmente influenciará o resultado do teste de perda de inserção. Como resultado, a correção do teste de perda de inserção depende diretamente da qualidade da consistência da impedância. O teste de impedância característica é implementado respectivamente de acordo com o Esquema 1 e Esquema 2 e o valor de impedância característica obtido é resumido na tabela abaixo.

Esquema de teste	Camada de teste	Impedância Característica (Ohm)
Esquema1	3ª camada	113.03
Esquema2	3ª camada	112,71
Esquema1	18ª camada	111,93
Esquema2	18ª camada	114.07

Com base na tabela acima, pode-se ver que a diferença de impedância cai dentro de 5% entre dois esquemas, concluindo que a influência da impedância característica no teste de perda pode ser desprezada.


• Elementos que influenciam a inspeção de perda de inserção


A perda de inserção é composta por perda dielétrica e perda de condutor. Como o mesmo material e gráficos de pintura leve são aplicados em dois esquemas inspecionados neste experimento, a perda dielétrica e a perda do condutor resultam apenas da fabricação da PCB. A seguir, ambos os itens serão analisados ​​respectivamente para garantir a não influência na fabricação de PCBs.


uma. Inspeção de perda dielétrica


A aplicação da folha de colagem adesiva no empilhamento multicamada produzirá alguma recessão de resina e uma quantidade diferente de recessão de resina leva a diferenças entre as perdas dielétricas. Em termos de incerteza da recessão da resina na folha adesiva, a análise da seção x deve ser implementada após o empilhamento para eliminar totalmente a influência devido à diferença em termos da quantidade de recessão da resina.


Através da análise, pode-se resumir que a espessura do núcleo da camada superior e da camada inferior dos dois esquemas é, respectivamente, 139,8μm e 135,2μm. Após o empilhamento, a espessura da folha adesiva é de 257,4μm e 251,9μm, respectivamente. A diferença de espessura máxima fica dentro de 6μm, atendendo aos requisitos de tolerância de fabricação e a perda de inserção não será influenciada devido à perda dielétrica.


b. Inspeção de perda do condutor


A perda do condutor, então, está relacionada ao comprimento e largura das linhas, rugosidade da superfície e erosão lateral durante o processo de fabricação de PCB em circuito de teste. Nos dois esquemas deste experimento, o projeto do circuito é o mesmo com a influência do comprimento da linha eliminada. O efeito marrom, a concentração da solução de ataque e a pressão da água têm influência na rugosidade da superfície. Para evitar esses elementos complicados, a consistência do circuito é julgada diretamente a partir do resultado final.


Através do experimento, a largura da linha de transmissão é medida em respectivamente 168μm e 166μm com a aplicação do Esquema 1 e Esquema 2 e altura da linha de transmissão 18,3μm e 18,9μm. A rugosidade da superfície permanece em 2,5μm. Todos os dados indicam que a perda do condutor é basicamente semelhante em termos de fabricação da linha de transmissão, de modo que a influência da perda do condutor na perda de inserção pode ser eliminada.

Análise de influência NFP

A partir da fonte de geração de perda dielétrica e perda de condutor, juntamente com o princípio de geração de perda de inserção, uma série de inspeções são implementadas em termos de consistência de fabricação de PCB para garantir que apenas uma variável, que é NFP, ocorra nos dois esquemas. De acordo com o método FD (Frequency Domain) no IPC-TM650-2.5.5.12, o Esquema 1 e o Esquema 2 são testados com o resultado exibido na Figura 2 abaixo.

Como resultado da única variável, NFP, a influência de NFP na perda de inserção de sinal pode ser avaliada aproximadamente. O Esquema 1 remove o NFP enquanto o Esquema 2 mantém o NFP. Pode ser visto na figura acima que tanto na camada 03 quanto na camada 18, o resultado do teste de perda de inserção no Esquema 1 é menor que o do Esquema 2, o que indica que a adição de NFP fortalecerá a perda de inserção do sinal.


Com base neste experimento, a diferença de perda de inserção se mantém em aproximadamente 9% entre dois esquemas. A Figura 3 é uma classificação primária em um famoso material de terminal de comunicação.

Com base na Figura 3, pode-se ver que muito pouca diferença de perda de inserção ocorre entre todas as categorias de materiais. Se a perda de inserção inspecionada neste experimento estiver apenas dentro da categoria de limite, a qualidade do material será diminuída pelo NFP, o que influenciará muito toda a linha de produção do fabricante do material ao final.

Conclusão

Quando se trata de PCBs de alta velocidade, PCBs multicamadas são inevitáveis ​​na tendência de desenvolvimento e através da fabricação é o primeiro problema. O NFP apresenta uma grande melhoria para o cobre PTH no processo de fabricação de PCB via parede e desempenha um papel eficaz em impedir que o cobre caia e lidar com problemas de qualidade, como via rachadura na parede. Eliminando outros elementos de influência, a variável de NFP é considerada neste artigo e a influência de NFP na perda de inserção é analisada para que seja capaz de fornecer alguma referência ao fabricante do material, fabricante da placa de circuito impresso e fabricante do terminal em termos de projeto de placa de circuito impresso de alta velocidade.


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