我应该在PCB中的高速微带线上打开阻焊膜吗?


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PCB的顶层,传输650 MHz / 1.3 Gbps (已校正:1.3 GHz)矩形脉冲的50 Ohm微带线。

为了保持良好的信号完整性,是否应该在走线的顶部去除阻焊油墨?


那么,PCB材料的额定频率是否超过1 GHz?我认为PCB材料的影响大于阻焊层的影响。
Uwe

权衡多个利弊之后,我们决定在该项目中使用普通的fr-4应该是可以的(其中原因是,外来物太贵了,我们的铸造厂没有特殊的HF fr-4)。但是,我同意,在确定PCB材料之前应格外小心。顺便说一句,如果感兴趣的话,在这里找到关于该主题的完美答案。
谢尔盖·戈尔科科夫

Answers:


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1.3GHz矩形脉冲....这实际上是数字数据吗?如果是,并且时钟频率为1.3GHz,则信号的实际频率为650MHz,我建议所关注的频率为3次谐波,即1950MHz。在这种频率下,我只需要确保在阻抗计算中考虑了阻焊层的影响,就不用考虑了。

如果您实际上有模拟数据的矩形脉冲,并且频率为1.3GHz,那么我会尝试保留6.5GHz的5次谐波,该谐波将达到真正重要的频率。在这种情况下,我会说微带不是最好的结构,并考虑带状线。如果您必须使用微带,则可以对有无阻焊层的线的长度进行一些仿真(并根据是否有阻焊层来调整线的几何形状),然后决定可以使用的长度。如果无法模拟,则根据线长确定是否存在阻焊层。对于长线(大于几英寸),请考虑去除阻焊层(尽管您可能会发现,如果是电镀的话,ENIG中的镍要比阻焊层差)。对于较短的线,阻焊膜很好。

还有几件事...这个微带线要持续多久?小于一英寸...小于几英寸...大于30英寸?我的主板具有超过70英寸的微带,频率含量为15GHz。我去掉阻焊层,然后镀锡。ENIG中的镍(很明显,其他任何带有镍阻挡层的镀层)在这么长的长度上都会引起明显的高频损耗。我还有许多其他设计,它们的工作频率相近,但线长小于3英寸,其中ENIG上的阻焊膜甚至掩膜具有完美的信号完整性(只要几何形状适合掩膜的存在)。


我说过“ 1.3 GHz矩形”,这是理想情况,我们用于IC的技术中的硅晶体管几乎不会在2 GHz以上的任何频率下工作。因此,也许可以考虑三次谐波。10倍的分享经验,不错的答案。
谢尔盖·戈尔科科夫

顺便说一句,看来您是对的,它是1.3 gbps,因此时钟是1.3 GHz,但是信号线应该是650 MHz矩形。我会在同事那里检查一下。
谢尔盖·戈尔科科夫

确认为650 MHz / 1.3 gbps。我纠正了这个问题。肖恩(Shawn),备注为10倍。
谢尔盖·戈尔科科夫

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我在高频PCB设计中还不到一年。因此,以下不是我的答案,而是来自三个不同来源的建议。

资料来源1.我的一个有微波炉经验的朋友比我的年龄更长

选择1:在迹线的顶部开一个开口,并用浸金涂覆。

我的笔记:我知道ENIG不是超高速信号的最佳选择,因此可能他占了我的频率(650 MHz一次谐波)的值。

选项2:只需移除走线顶部的阻焊层(称为裸露的微带)即可直接与空气接触。

来源2。我的PCB铸造厂
问我他们的客户通常在微波应用方面的表现。

响应:制作一个标准的阻焊层开口(走线宽度加上一些标准的阻焊层扩展,例如每侧0.1微米)。在涂覆其他所有接触垫时,请对其进行涂覆。

资料来源3.互联网
Eric Bogatin博士“ 当精度很重要 ”,印刷电路设计与制造,2003年5月:

Zo与覆盖顶部表面的阻焊层会有怎样的变化?到第二阶,我们期望电容增加而阻抗减小。使用SI6000(注意:一个场求解器),我们发现阻焊层厚度的Zo降低了约1 Ohm / mil。

Hallmark Circuits,Inc.“ 从制造商的角度来看受控的阻抗 ”,Rick Norfolk,第8页

请记住,在几乎所有情况下,阻焊层都会存在于微带设计的阻抗走线上。LPI掩膜在走线上的典型厚度为0.5密耳,阻抗值通常仅受2欧姆影响。

我的总结

由于铜的氧化,我有点不愿意使用裸露的微带线。

因此,在阻焊层的开口处留出一定的痕迹宽度,并进行一定的扩展,然后用ENIG涂层(如果浸入式金不适合您的频率,则要涂另一个表面)。重新计算占金属总厚度的阻抗。获得所需的Z0值(必要时调整走线宽度)。

PS1:作为参考,在我的铸造厂,ENIG的厚度约为4 um(镍4 um,金0.1 um)。

PS2:据我了解,阻焊油墨的问题有两个:1)它不保形(复杂的几何形状,难以估计阻抗,请参见此处的图片),2)与表面处理相比,其厚度不受严格控制。

PS3:如果走线在外层,请在阻抗计算器中计算电镀厚度(最好与您的晶圆厂联系)。在我的工厂中,如果我使用0.5盎司铜(18微米),则最终的铜厚度为45微米(-3微米铜抛光,+ 30微米通孔电镀)。

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