¿Se deben eliminar o mantener las almohadillas no funcionales en los orificios metalizados de una PCB de alta velocidad?

Las señales de alta velocidad son un tema candente que no puede evitarse en las industrias de la comunicación. Con el aumento de la cantidad de información transmitida y de la velocidad de transmisión, las señales de alta velocidad han ido adquiriendo una importancia gradual.PCB de alta velocidades una placa de carga de señales de alta velocidad y su selección de material, tecnología de fabricación y diseño de ruteo afectan la calidad de las señales de alta velocidad. El pad no funcional, también conocido como NFP, es un método tecnológico para fabricar PCB de alta velocidad, mientras que la pérdida de inserción es uno de los parámetros más importantes que indican la calidad de la señal. Eliminar o mantener el NFP se ha convertido en un tema de discusión inevitable entre ingenieros y fabricantes. Este artículo analiza la influencia del NFP en la pérdida de inserción de señales de alta velocidad desde la perspectiva del procedimiento de fabricación mediante un método experimental, y le guía hacia la respuesta de si se deben eliminar o mantener las almohadillas no utilizadas.

Introducción de NFP

Las almohadillas no funcionales son almohadillas en capas internas o externas que no están conectadas a ningún patrón conductor activo en la capa. Las NFP no tienen influencia en ninguna transmisión de señal eléctrica, pero son capaces de reforzar la adhesión del cobre en la pared del orificio. Las NFP se pueden ver en la Figura 1 a continuación.

Agregar NFP significa proporcionar puntos de fijación metálicos antes del cobre PTH (Plated Through Hole), por lo que muchos fabricantes tienden a agregar NFP para garantizar un mejor efecto del cobre PTH en el proceso de múltiples capasFabricación de PCB.

Diseño experimental

En este experimento, el mismoMaterial CCL (laminado recubierto de cobre)está seleccionado. Todas las PCB contienen 20 capas, entre las cuales el ruteo se implementa en la tercera y la decimoctava capa. La pérdida de inserción puede compararse entre añadir NFP (Esquema 1) y eliminando NFP (Esquema 2) con el fin de determinar si el NFP tiene influencia en la calidad de la señal. Debido a que existen muchos elementos inciertos en el proceso de fabricación de PCB, es necesario inspeccionar los parámetros clave además de la pérdida de inserción para garantizar que no se mezclen otros elementos de influencia en la fabricación.

Inspección de elementos influyentes

• Inspección de consistencia de impedancia

En la prueba de pérdida de señal, tiende a generarse reflexión de la señal debido a la impedancia inconsistente, lo que finalmente influirá en el resultado de la prueba de pérdida de inserción. Como resultado, la exactitud de la prueba de pérdida de inserción depende directamente de la calidad de la consistencia de la impedancia. La prueba de impedancia característica se implementa respectivamente de acuerdo conEsquema 1yEsquema 2y el valor de la impedancia característica obtenida se resume en la siguiente tabla.

Según la tabla anterior, se puede observar que la diferencia de impedancia se mantiene dentro del 5% entre los dos esquemas, con la conclusión de que la influencia de la impedancia característica en la prueba de pérdidas puede despreciarse.

• Elementos que influyen en la inspección de la pérdida de inserción

La pérdida de inserción se compone de pérdida dieléctrica y pérdida del conductor. Debido a que en los dos esquemas analizados en este experimento se aplican el mismo material y los mismos gráficos de serigrafía, la pérdida dieléctrica y la pérdida del conductor solo se deben a la fabricación de la PCB. A continuación, ambos elementos se analizarán respectivamente con el fin de garantizar que la fabricación de la PCB no ejerza influencia.

a. Inspección de pérdidas dieléctricas

La aplicación de láminas adhesivas de unión en el apilamiento multicapa producirá cierto retroceso de resina, y diferentes cantidades de retroceso de resina generan diferencias en la pérdida dieléctrica. En cuanto a la incertidumbre del retroceso de resina en la lámina adhesiva de unión, es necesario realizar un análisis de corte transversal después del apilamiento para eliminar por completo la influencia debida a la diferencia en la cantidad de retroceso de resina.

A través del análisis, se puede resumir que el espesor del núcleo de la capa superior e inferior de los dos esquemas es respectivamente de 139,8 μm y 135,2 μm. Después del apilado, el espesor de la lámina adhesiva de unión es respectivamente de 257,4 μm y 251,9 μm. La diferencia máxima de espesor se mantiene dentro de los 6 μm, cumpliendo con el requisito de tolerancia de fabricación y sin que la pérdida de inserción se vea afectada por la pérdida dieléctrica.

b. Inspección de pérdida de conductor

La pérdida en el conductor, entonces, está relacionada con la longitud y el ancho de las líneas, la rugosidad de la superficie y la erosión lateral duranteProceso de fabricación de PCBen el circuito de prueba. En los dos esquemas de este experimento, el diseño del circuito es el mismo, eliminando la influencia de la longitud de la línea. El efecto Brown, la concentración de la solución de grabado y la presión del agua influyen en la rugosidad de la superficie. Para evitar estos elementos complejos, la consistencia del circuito se juzga directamente a partir del resultado final.

A través del experimento, se midió que el ancho de la línea de transmisión es respectivamente de 168 μm y 166 μm con la aplicación deEsquema 1yEsquema 2y la altura de la línea de transmisión es de 18,3 μm y 18,9 μm. La rugosidad superficial se mantiene en 2,5 μm en ambos casos. Todos los datos indican que la pérdida del conductor es básicamente similar en términos de fabricación de la línea de transmisión, por lo que la influencia de la pérdida del conductor sobre la pérdida de inserción puede eliminarse.

Análisis de influencia de NFP

A partir de la fuente de generación de la pérdida dieléctrica y la pérdida del conductor, junto con el principio de generación de la pérdida de inserción, se implementa una serie de inspecciones en términos de consistencia de fabricación de PCB con el fin de garantizar que solo ocurra una variable, que es NFP, en los dos esquemas. De acuerdo con el método FD (dominio de frecuencia) en IPC-TM650-2.5.5.12,Esquema 1yEsquema 2se prueban y el resultado se muestra en la Figura 2 a continuación.

Como resultado de que la única variable es NFP, se puede juzgar aproximadamente la influencia de NFP sobre la pérdida de inserción de la señal.Esquema 1elimina NFP mientrasEsquema 2mantiene NFP. Se puede ver en la figura anterior que, ya sea en la capa 03 o en la capa 18, el resultado de la prueba de pérdida de inserción enEsquema 1es todo menor que el deEsquema 2, lo que indica que añadir NFP reforzará la pérdida de inserción de la señal.

Basado en este experimento, la diferencia de pérdida por inserción se mantiene en aproximadamente un 9% entre los dos esquemas. La Figura 3 muestra una clasificación primaria de un famoso material para terminales de comunicación.

Según la Figura 3, se puede observar que se produce muy poca diferencia de pérdida de inserción entre todas las categorías de materiales. Si la pérdida de inserción examinada en este experimento simplemente cae dentro de la categoría de umbral, la clasificación del material será reducida por la NFP, lo que influirá en gran medida en toda la línea de producción, desde el fabricante del material hasta el producto final.

Conclusión

Cuando se trata de PCB de alta velocidad,placas de circuito impreso multicapason inevitables la tendencia de desarrollo y el paso por los orificios metalizados en la fabricación es el primer problema. NFP presenta una gran mejora del cobre PTH en el proceso de fabricación de la pared del orificio de la PCB y desempeña un papel eficaz para evitar el desprendimiento del cobre del orificio y tratar problemas de calidad como la grieta en la pared del orificio. Eliminando otros elementos influyentes, en este artículo se considera la variable de NFP y se analiza la influencia de NFP sobre la pérdida de inserción, de modo que pueda proporcionar cierta referencia al fabricante de materiales, al fabricante de PCB y al fabricante final en cuanto al diseño de PCB de alta velocidad.

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