Warum benötigen Leiterplatten eine Impedanz?

Was ist impedanz

In Stromkreisen mit Widerstand, Induktivität und Kapazität wird der Widerstand gegen Wechselstrom als Impedanz bezeichnet. Die Impedanz wird normalerweise durch Z dargestellt, was eine komplexe Zahl ist. Der Realteil heißt Widerstand, der Imaginärteil Reaktanz. Die Sperrwirkung der Kapazität auf Wechselstrom im Stromkreis wird als kapazitive Reaktanz bezeichnet, und die Sperrwirkung der Induktivität auf Wechselstrom im Stromkreis wird als Induktive Reaktanz bezeichnet die Sperrwirkung von Kapazität und Induktivität auf Wechselstrom im Stromkreis Reaktanz. Die Einheit der Impedanz ist Ohm.

Impedanztyp

(1) Charakteristische Impedanz

In elektronischen Informationsprodukten wie Computern und drahtloser Kommunikation ist die im Schaltkreis der Leiterplatte übertragene Energie ein Rechteckwellensignal (Puls genannt), das sich aus Spannung und Zeit zusammensetzt, und der Widerstand, auf den es trifft, wird als charakteristische Impedanz bezeichnet.

(2) Differentialimpedanz

Das Antriebsende gibt zwei identische Signalwellenformen mit entgegengesetzten Polaritäten ein, die jeweils von zwei Differenzleitungen übertragen werden, und die zwei Differenzsignale werden am Empfangsende subtrahiert. Die differentielle Impedanz ist die Impedanz Zdiff zwischen den beiden Drähten.

(3) Impedanz im ungeradzahligen Modus

Der Impedanzzoo einer Leitung gegen Masse, bei beiden Leitungen ist der Impedanzwert der beiden Leitungen gleich.

(4) Impedanz im geraden Modus

Das Antriebsende gibt zwei identische Signalwellenformen mit derselben Polarität und die Impedanz Zcom ein, wenn die beiden Leitungen miteinander verbunden sind.

(5) Gleichtaktimpedanz

Die Impedanz Zoe einer Leitung gegen Masse in den beiden Leitungen ist der Impedanzwert der beiden Leitungen gleich, normalerweise größer als die Impedanz des ungeradzahligen Modus.

Warum benötigen Leiterplatten eine Impedanz?

Die Impedanz der Leiterplatte bezieht sich auf die Parameter Widerstand und Reaktanz, die den Wechselstrom behindern. Bei der Herstellung von Leiterplatten ist die Impedanzbearbeitung unerlässlich. Die Gründe sind wie folgt:

1. Die PCB-Schaltung (die Unterseite der Platine) sollte die Installation elektronischer Komponenten berücksichtigen und die Leitfähigkeit und Signalübertragungsleistung nach dem Einstecken berücksichtigen. Je niedriger die Impedanz, desto besser.

2. Während des Produktionsprozesses muss die Leiterplatte den Prozess des Kupfersenkens, Galvanisierens von Zinn (oder stromloses Plattieren oder thermisches Sprühzinn), Löten von Steckverbindern und anderer Prozesse durchlaufen, und die in diesen Verbindungen verwendeten Materialien müssen dies gewährleisten Der spezifische Widerstand ist niedrig, um sicherzustellen, dass die Gesamtimpedanz der Leiterplatte niedrig ist, um die Produktqualitätsanforderungen zu erfüllen und normal zu funktionieren.

3. Die Verzinnung der PCB-Leiterplatte ist bei der Herstellung der gesamten Leiterplatte am störanfälligsten und das entscheidende Glied, das die Impedanz beeinflusst. Der größte Mangel der stromlosen Zinnplattierungsschicht ist die leichte Verfärbung (leicht zu oxidieren oder zu zerfließen) und die schlechte Lötbarkeit, wodurch die Leiterplatte schwer zu löten ist und die Impedanz zu hoch ist, was zu einer schlechten elektrischen Leitfähigkeit oder einer instabilen Leistung der führt ganzes Brett.

4. Es gibt verschiedene Signalübertragungen in den Leitern in der PCB-Leiterplatte. Um die Übertragungsrate zu verbessern, muss die Frequenz erhöht werden. Wenn die Leitung selbst aufgrund von Faktoren wie Ätzung, Stapeldicke und Drahtbreite unterschiedlich ist, ändert sich der Impedanzwert. , so dass das Signal verzerrt und die Leistung der Leiterplatte verschlechtert wird, daher ist es notwendig, den Impedanzwert innerhalb eines bestimmten Bereichs zu steuern.

Die Bedeutung der Impedanz für PCB-Leiterplatten

Für die Elektronikindustrie ist laut Branchenumfragen die fatalste Schwäche der stromlosen Verzinnung die leichte Verfärbung (sowohl leichte Oxidation als auch Zerfließen), schlechte Lötbarkeit, die zu schwierigem Löten führt, und hohe Impedanz, die zu schlechter elektrischer Leitfähigkeit oder führt instabile Leistung des gesamten Boards. , Leicht zu züchtende Zinnwhisker, was zu einem Kurzschluss des PCB-Schaltkreises und sogar zu Verbrennungen oder Feuer führt.

Später, als sich die gesamte gesellschaftliche Produktionsindustrie zu einem gewissen Grad entwickelt hatte, neigten viele spätere Teilnehmer dazu, sich gegenseitig zu kopieren. Tatsächlich verfügte eine beträchtliche Anzahl von Unternehmen selbst nicht über die Fähigkeit, Innovationen zu entwickeln oder zu initiieren. Daher wurden viele Produkte und die elektronischen Produkte (Leiterplatten) ihrer Benutzer geschaffen. Der Hauptgrund für die schlechte Leistung ist das Impedanzproblem, denn wenn die unqualifizierte stromlose Verzinnungstechnologie verwendet wird, ist das auf der Leiterplatte beschichtete Zinn tatsächlich Es ist nicht wirklich reines Zinn (oder reines Metall), sondern eine Verbindung von Zinn ( Das heißt, es ist überhaupt kein Metall, sondern eine Metallverbindung, ein Oxid oder Halogenid, genauer gesagt eine nichtmetallische Substanz) oder Zinn Eine Mischung aus Verbindung und Zinnmetallelement, aber mit bloßem Auge schwer zu erkennen. ...

Da der Hauptschaltkreis der PCB-Leiterplatte aus Kupferfolie besteht, befindet sich die verzinnte Schicht auf den Lötstellen der Kupferfolie, und die elektronischen Komponenten werden mit Lötpaste (oder Lötdraht) auf die verzinnte Schicht geschweißt. Tatsächlich schmilzt die Lötpaste. Der zwischen die elektronischen Bauteile und die Zinnbeschichtung gelötete Zustand ist metallisches Zinn (dh ein Metallelement mit guter elektrischer Leitfähigkeit), daher kann kurz darauf hingewiesen werden, dass die elektronischen Bauteile mit der Kupferfolie an der Unterseite der Leiterplatte verbunden sind durch die Zinnbeschichtung, also die Zinnbeschichtung Die Reinheit des Instruments und seine Impedanz sind der Schlüssel; aber bevor die elektronischen Komponenten angeschlossen werden, wenn wir das Instrument direkt verwenden, um die Impedanz zu ermitteln, werden die beiden Enden der Instrumentensonde (oder Messleitung) tatsächlich auch von der Kupferfolienoberfläche auf der Unterseite der Leiterplatte kontaktiert. Die Zinnplattierungsschicht ist mit der Kupferfolie an der Unterseite der Leiterplatte verbunden, um den Strom zu verbinden. Daher ist die Verzinnungsschicht der Schlüssel, der Schlüssel zur Beeinflussung der Impedanz und der Schlüssel zur Beeinflussung der Leistung der gesamten Leiterplatte, und der Schlüssel, der leicht ignoriert werden kann.

Wie wir alle wissen, sind seine Verbindungen mit Ausnahme des Metallelements schlechte elektrische Leiter oder sogar nicht leitend (dies ist auch der Schlüssel zum Vorhandensein von Verteilungskapazität oder Übertragungskapazität im Stromkreis), also gibt es diese Art von Leitfähigkeit aber nicht leitfähiges Zinn in der Zinnplattierungsschicht. Wenn eine Verbindung oder Mischung verwendet wird, sind ihr gebrauchsfertiger spezifischer Widerstand oder der spezifische Widerstand und seine entsprechende Impedanz nach einer elektrolytischen Reaktion aufgrund von Oxidation und Feuchtigkeit in der Zukunft ziemlich hoch (ausreichend, um den Pegel oder die Signalübertragung in digitalen Schaltungen zu beeinflussen). und seine Eigenschaften Impedanzen sind ebenfalls inkonsistent. Dies wirkt sich also auf die Leistung der Leiterplatte und der gesamten Maschine aus.

Daher sind in Bezug auf das aktuelle Phänomen der sozialen Produktion das Material und die Eigenschaften der Beschichtung auf der Unterseite der Leiterplatte die wichtigsten und direktesten Gründe, die den Wellenwiderstand der gesamten Leiterplatte beeinflussen, aber auch aufgrund der Tatsache, dass es hat den Effekt der Alterung mit der Beschichtung und Elektrolyse bei Einwirkung von Feuchtigkeit. Variation, so dass die beunruhigende Wirkung seiner Impedanz heimtückischer und variabler wird. Die Hauptgründe für seine Verschleierung sind: Erstens kann es nicht mit bloßem Auge gesehen werden (einschließlich seiner Änderungen), und zweitens kann es nicht ständig gemessen werden, da es eine Variabilität mit Zeit- und Umgebungsfeuchtigkeitsänderungen aufweist, so dass es immer leicht ist, es zu sein ignoriert.