Les pastilles non fonctionnelles doivent-elles être supprimées ou conservées dans les vias des circuits imprimés haute vitesse ?

Les signaux à haute vitesse sont un sujet brûlant que les industries des télécommunications ne peuvent pas éviter. Avec l’augmentation de la quantité d’informations transmises et de la vitesse de transmission, les signaux à haute vitesse sont progressivement devenus importants.PCB haute vitesseest une carte de chargement de signaux à haute vitesse, et le choix de son matériau, sa technologie de fabrication et sa conception de routage affectent tous la qualité des signaux à haute vitesse. Le pad non fonctionnel, également appelé NFP, est une méthode technologique pour fabriquer des PCB haute vitesse, tandis que la perte d’insertion est l’un des paramètres les plus importants indiquant la qualité du signal. Supprimer ou conserver le NFP est devenu un sujet de discussion inévitable entre ingénieurs et fabricants. Cet article analyse l’influence du NFP sur la perte d’insertion des signaux à haute vitesse du point de vue du procédé de fabrication, au moyen d’une méthode expérimentale, et vous guide vers la réponse à la question de savoir s’il faut supprimer ou conserver les pastilles inutilisées.

Introduction de NFP

Les pastilles non fonctionnelles sont des pastilles situées sur les couches internes ou externes qui ne sont reliées à aucun motif conducteur actif de la couche. Les NFP n’ont aucune influence sur la transmission de signaux électriques, mais elles permettent de renforcer l’adhérence du cuivre sur la paroi du trou. Les NFP sont illustrées dans la Figure 1 ci-dessous.

L’ajout de NFP signifie fournir des points de fixation métalliques avant le cuivre PTH (trou métallisé), de sorte que de nombreux fabricants ont tendance à ajouter du NFP afin d’assurer un meilleur effet du cuivre PTH dans le processus multicouche.Fabrication de circuits imprimés.

Conception d’expérience

Dans cette expérience, le mêmeMatériau CCL (Copper Clad Laminate)est sélectionné. Tous les PCB contiennent 20 couches parmi lesquelles le routage est implémenté sur la troisième et la dix-huitième couche. La perte d’insertion peut être comparée entre l’ajout de NFP (Schéma 1) et suppression de la NFP (Schéma 2) afin de déterminer si le NFP a une influence sur la qualité du signal. Étant donné que de nombreux éléments incertains existent dans le processus de fabrication des PCB, les paramètres clés doivent être inspectés en plus de la perte d’insertion afin de garantir qu’aucun autre facteur d’influence ne soit introduit dans la fabrication.

Inspection des éléments d’influence

• Inspection de la cohérence d’impédance

Dans le test de perte de signal, la réflexion du signal a tendance à être générée en raison d’une impédance incohérente, ce qui finira par influencer le résultat du test de perte d’insertion. Par conséquent, l’exactitude du test de perte d’insertion dépend directement de la qualité de la cohérence de l’impédance. Le test d’impédance caractéristique est mis en œuvre respectivement selonSchéma 1etSchéma 2et la valeur d’impédance caractéristique obtenue est résumée dans le tableau ci-dessous.

D’après le tableau ci-dessus, on peut constater que la différence d’impédance reste dans une limite de 5 % entre les deux schémas, ce qui permet de conclure que l’influence de l’impédance caractéristique sur l’essai de pertes peut être négligée.

• Éléments influençant l’inspection de la perte d’insertion

La perte d’insertion est composée de la perte diélectrique et de la perte conductrice. Comme le même matériau et les mêmes motifs de photolithographie sont appliqués dans les deux schémas examinés dans cette expérience, la perte diélectrique et la perte conductrice ne résultent que de la fabrication du PCB. Ensuite, ces deux éléments seront analysés séparément afin de garantir l’absence d’influence de la fabrication du PCB.

a. Inspection des pertes diélectriques

L’application de feuilles adhésives de liaison dans un empilement multicouche entraînera un certain retrait de résine, et des quantités différentes de retrait de résine conduisent à des différences de pertes diélectriques. En raison de l’incertitude du retrait de résine sur la feuille adhésive de liaison, une analyse de coupe transversale doit être réalisée après l’empilement afin d’éliminer totalement l’influence due à la différence de quantité de retrait de résine.

À travers l’analyse, il peut être résumé que l’épaisseur du noyau de la couche supérieure et de la couche inférieure des deux schémas est respectivement de 139,8 μm et 135,2 μm. Après empilage, l’épaisseur de la feuille de liaison adhésive est respectivement de 257,4 μm et 251,9 μm. La différence d’épaisseur maximale reste dans 6 μm, ce qui satisfait aux exigences de tolérance de fabrication, et la perte d’insertion ne sera pas affectée par la perte diélectrique.

b. Inspection des pertes du conducteur

La perte de conducteur est donc liée à la longueur et à la largeur des lignes, à la rugosité de surface et à l’érosion latérale pendantProcessus de fabrication des PCBdans le circuit d’essai. Dans les deux schémas de cette expérience, la conception du circuit est identique et l’influence de la longueur de ligne est éliminée. L’effet Brownien, la concentration de la solution de gravure et la pression de l’eau influencent tous la rugosité de surface. Pour éviter ces éléments complexes, la cohérence du circuit est directement jugée à partir du résultat final.

Grâce à l’expérience, la largeur de la ligne de transmission est mesurée à 168 μm et 166 μm respectivement avec l’application deSchéma 1etSchéma 2et une hauteur de ligne de transmission de 18,3 μm et 18,9 μm. La rugosité de surface reste dans les deux cas à 2,5 μm. Toutes les données indiquent que la perte du conducteur est globalement similaire en termes de fabrication de la ligne de transmission, de sorte que l’influence de la perte du conducteur sur la perte d’insertion peut être éliminée.

Analyse de l’influence du NFP

En partant de la source de génération des pertes diélectriques et des pertes conductrices, et en la couplant avec le principe de génération de la perte d’insertion, une série de contrôles sont mis en œuvre en termes de cohérence de fabrication des PCB afin de garantir qu’une seule variable, à savoir le NFP, intervienne dans les deux schémas. Selon la méthode FD (domaine fréquentiel) de la norme IPC-TM650-2.5.5.12,Schéma 1etSchéma 2sont testés, le résultat étant présenté dans la Figure 2 ci-dessous.

Par conséquent, en raison de l’unique variable, le NFP, l’influence du NFP sur la perte d’insertion du signal peut être approximativement évaluée.Schéma 1supprime le NFP tout enSchéma 2conserve le NFP. On peut voir sur la figure ci-dessus que, que ce soit pour la couche 03 ou la couche 18, le résultat du test de perte d’insertion enSchéma 1est entièrement inférieur à celui deSchéma 2, ce qui indique que l’ajout de NFP renforcera la perte d’insertion du signal.

D’après cette expérience, la différence de perte d’insertion se maintient à environ 9 % entre les deux schémas. La figure 3 présente un classement principal d’un matériau célèbre pour terminaux de communication.

D’après la Figure 3, on peut constater qu’il existe très peu de différence de perte d’insertion entre tous les niveaux de matériaux. Si la perte d’insertion examinée dans cette expérience tombe simplement dans la catégorie du seuil, la classe de matériau sera abaissée par la NFP, ce qui influencera fortement l’ensemble de la chaîne de production, du fabricant de matériaux jusqu’au produit final.

Conclusion

Lorsqu'il s'agit de circuits imprimés à haute vitesse,circuits imprimés multicouchessont inévitables la tendance de développement et le passage par la fabrication est le premier problème. Le NFP améliore considérablement le cuivre PTH dans le processus de fabrication de la paroi des vias des PCB et joue un rôle efficace pour empêcher la chute du cuivre des vias et traiter les problèmes de qualité tels que les fissures de paroi de via. En éliminant les autres éléments d’influence, la variable du NFP est prise en compte dans cet article et l’influence du NFP sur la perte d’insertion est analysée, de sorte qu’il soit en mesure de fournir une certaine référence au fabricant de matériaux, au fabricant de PCB et au fabricant terminal en matière de conception de PCB à haute vitesse.

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