Proč desky plošných spojů potřebují impedanci

Co je impedance

V obvodech s odporem, indukčností a kapacitou se odpor vůči střídavému proudu nazývá impedance. Impedance je obvykle reprezentována Z, což je komplexní číslo. Reálná část se nazývá odpor a imaginární část se nazývá reaktance. Blokovací účinek kapacity na střídavý proud v obvodu se nazývá kapacitní reaktance a blokovací účinek indukčnosti na střídavý proud v obvodu se nazývá Pro indukční reaktanci se blokovací účinek kapacity a indukčnosti na střídavý proud v obvodu souhrnně nazývá reaktance. Jednotkou impedance jsou ohmy.

Typ impedance

(1) Charakteristická impedance

V elektronických informačních produktech, jako jsou počítače a bezdrátová komunikace, je energie přenášená v obvodu desky plošných spojů obdélníkový signál (nazývaný impuls) složený z napětí a času a odpor, s nímž se setká, se nazývá charakteristická impedance.

(2) Diferenciální impedance

Řídicí konec přivádí dva identické signálové tvary s opačnou polaritou, které jsou příslušně přenášeny dvěma diferenciálními vedeními, a dva rozdílové signály jsou odečteny na přijímacím konci. Diferenciální impedance je impedance Zdiff mezi dvěma vodiči.

(3) Impedance v lichém režimu

Impedance Zoo jednoho vedení k zemi ve dvou vedeních, hodnota impedance dvou vedení je stejná.

(4) Impedance sudého režimu

Budicí konec přivádí dva identické průběhy signálu se stejnou polaritou a impedancí Zcom, když jsou dvě linky spojeny dohromady.

(5) Impedance společného režimu

Impedance Zoe jednoho vedení k zemi ve dvou vedeních, hodnota impedance dvou vedení je stejná, obvykle větší než impedance lichého režimu.

Proč desky plošných spojů potřebují impedanci?

Impedance desky plošných spojů se týká parametrů odporu a reaktance, které brání střídavému proudu. Při výrobě desek plošných spojů je zpracování impedance zásadní. Důvody jsou následující:

1. Obvod PCB (spodní část desky) by měl zvážit instalaci elektronických součástek a zvážit vodivost a výkon přenosu signálu po zapojení, takže čím nižší impedance, tím lépe.

2. Během výrobního procesu musí deska plošných spojů projít procesem hloubení mědi, galvanického pocínování (nebo bezproudového pokovování nebo tepelného stříkání), pájení konektorů a dalších procesů a materiály použité v těchto spojích musí zajistit, že odpor je nízký, aby bylo zajištěno, že celková impedance obvodové desky je nízká, aby vyhovovala požadavkům na kvalitu produktu a mohla normálně fungovat.

3. Pocínování plošného spoje je nejnáchylnější k problémům při výrobě celého plošného spoje a je to klíčový článek, který ovlivňuje impedanci. Největší vadou vrstvy bezproudového pocínování je snadné odbarvení (snadná oxidace nebo rozplývavost) a špatná pájitelnost, což ztěžuje pájení desky plošných spojů a impedance bude příliš vysoká, což má za následek špatnou elektrickou vodivost nebo nestabilní výkon. celá deska.

4. Ve vodičích v desce plošných spojů budou různé přenosy signálu. Aby se zlepšila přenosová rychlost, musí se zvýšit frekvence. Pokud je samotné vedení odlišné kvůli faktorům, jako je leptání, tloušťka stohu a šířka drátu, hodnota impedance se změní. , takže dochází ke zkreslení signálu a ke zhoršení výkonu plošného spoje, proto je nutné řídit hodnotu impedance v určitém rozsahu.

Význam impedance pro desku plošných spojů

Pro elektronický průmysl je podle průmyslových průzkumů nejfatálnější slabinou bezproudového pocínování snadné odbarvení (jak snadno oxiduje nebo rozplývavá), špatná pájitelnost, která vede k obtížnému pájení, a vysoká impedance, která vede ke špatné elektrické vodivosti resp. nestabilní výkon celé desky. , Snadno pěstovatelné cínové vousy, což vede ke zkratu obvodu PCB a dokonce ke spálení nebo požáru.

Později, když se do jisté míry rozvinul celý společenský výrobní průmysl, měli mnozí pozdější účastníci tendenci se navzájem kopírovat. Ve skutečnosti značný počet podniků sám neměl schopnost vyvíjet nebo iniciovat inovace. Vzniklo proto mnoho produktů a elektronických produktů jejich uživatelů (desek plošných spojů). Hlavním důvodem špatného výkonu je problém s impedancí, protože když se používá nekvalifikovaná technologie bezproudového pocínování, pocínování na desce plošných spojů ve skutečnosti není čistý cín (nebo čistý kov), ale sloučenina cínu ( to znamená, že se vůbec nejedná o kov, ale o sloučeninu kovu, oxid nebo halogenid, příměji o nekovovou látku) nebo cín Směs sloučeniny a cínu kovový prvek, který je však pouhým okem obtížně zjistitelný. ...

Protože hlavním obvodem desky plošných spojů je měděná fólie, pocínovaná vrstva je na pájených spojích měděné fólie a elektronické součástky jsou na pocínovanou vrstvu navařeny pájecí pastou (nebo pájecím drátem). Ve skutečnosti se pájecí pasta taví. Stav připájený mezi elektronické součástky a cínový povlak je kovový cín (tj. kovový prvek s dobrou elektrickou vodivostí), takže lze stručně upozornit, že elektronické součástky jsou připojeny k měděné fólii na spodní straně DPS. přes cínový povlak, takže cínový povlak Čistota nástroje a jeho impedance jsou klíčem; ale před připojením elektronických součástek, když přímo používáme přístroj k detekci impedance, jsou ve skutečnosti oba konce sondy přístroje (nebo testovacího vodiče) také v kontaktu s povrchem měděné fólie na spodní straně desky plošných spojů. Vrstva pocínování je spojena s měděnou fólií ve spodní části desky plošných spojů pro připojení proudu. Proto je pocínovaná vrstva klíčem, klíčem k ovlivnění impedance a klíčem k ovlivnění výkonu celé desky plošných spojů a klíčem, který lze snadno ignorovat.

Jak všichni víme, kromě kovového prvku jsou jeho sloučeniny špatnými vodiči elektřiny nebo dokonce nevodivé (to je také klíčem k existenci distribuční kapacity nebo přenosové kapacity v obvodu), takže existuje tento druh vodivých ale ne vodivý cín ve vrstvě pokovování. Když se použije sloučenina nebo směs, její měrný odpor připravený k použití nebo měrný odpor a odpovídající impedance po elektrolytické reakci v důsledku oxidace a vlhkosti v budoucnu jsou poměrně vysoké (dostatečné k ovlivnění úrovně nebo přenosu signálu v digitálních obvodech,) a jeho charakteristiky Impedance jsou také nekonzistentní. Takže to ovlivní výkon obvodové desky a celého stroje.

Z hlediska současného společenského výrobního fenoménu jsou tedy materiál a vlastnosti povlaku na spodní části DPS hlavními a nejpřímějšími důvody, které ovlivňují charakteristickou impedanci celé DPS, ale také z toho důvodu, že má účinek stárnutí s povlakem a elektrolýzou při vystavení vlhkosti. Variace, takže znepokojující účinek jeho impedance se stává záludnějším a variabilnějším. Hlavní důvody pro jeho skrytí jsou: za prvé, není vidět pouhým okem (včetně jeho změn), a za druhé, nemůže být neustále měřen, protože má proměnlivost s časem a změnami vlhkosti prostředí, takže je vždy snadné být ignoroval.