Miksi piirilevyt tarvitsevat impedanssia

Mikä on impedanssi

Piireissä, joissa on vastus, induktanssi ja kapasitanssi, vaihtovirran vastusta kutsutaan impedanssiksi. Impedanssia edustaa yleensä Z, joka on kompleksiluku. Reaaliosaa kutsutaan resistanssiksi ja imaginaariosaksi reaktanssiksi. Kapasitanssin estävää vaikutusta piirin vaihtovirtaan kutsutaan kapasitiiviseksi reaktanssiksi, ja induktanssin estävää vaikutusta piirin vaihtovirtaan kutsutaan Induktiivisella reaktanssilla kapasitanssin ja induktanssin estävää vaikutusta piirin vaihtovirtaan kutsutaan kollektiivisesti. reaktanssi. Impedanssin yksikkö on ohmia.

Impedanssityyppi

(1) Ominainen impedanssi

Elektronisissa informaatiotuotteissa, kuten tietokoneissa ja langattomassa viestinnässä, piirilevyn piirissä siirretty energia on jännitteestä ja ajasta koostuvaa neliöaaltosignaalia (kutsutaan pulssiksi), ja sen kohtaamaa vastusta kutsutaan ominaisimpedanssiksi.

(2) Differentiaalinen impedanssi

Käyttöpää syöttää kaksi identtistä signaaliaaltomuotoa vastakkaisilla polariteeteilla, jotka vastaavasti lähetetään kahdella differentiaalilinjalla, ja kaksi differentiaalista signaalia vähennetään vastaanottopäässä. Differentiaaliimpedanssi on impedanssi Zdiff kahden johtimen välillä.

(3) Parittoman tilan impedanssi

Impedanssi Zoo yhden linjan maahan kahdessa rivissä, impedanssi arvo kahdella rivillä on sama.

(4) Tasaisen tilan impedanssi

Käyttöpää syöttää kaksi identtistä signaaliaaltomuotoa samalla polariteetilla ja impedanssin Zcom, kun kaksi linjaa on kytketty yhteen.

(5) Yhteisen tilan impedanssi

Impedanssi Zoe yhden linjan maahan kahdessa linjassa, impedanssiarvo kahdella rivillä on sama, yleensä suurempi kuin pariton tilan impedanssi.

Miksi piirilevyt tarvitsevat impedanssia?

Piirilevyn impedanssi viittaa resistanssin ja reaktanssin parametreihin, jotka estävät vaihtovirran. Piirilevyjen valmistuksessa impedanssin käsittely on välttämätöntä. Syyt ovat seuraavat:

1. Piirilevypiirissä (levyn pohjassa) tulee harkita elektronisten komponenttien asennusta ja johtokykyä ja signaalinsiirtokykyä kytkemisen jälkeen, joten mitä pienempi impedanssi, sitä parempi.

2. Tuotantoprosessin aikana PCB-piirilevylle on suoritettava kuparin uppoaminen, tinan galvanointi (tai kemiallinen pinnoitus tai lämpösuihkutina), liittimien juottaminen ja muut prosessit, ja näissä linkeissä käytettyjen materiaalien on varmistettava, että Resistiivisyys on alhainen sen varmistamiseksi, että piirilevyn kokonaisimpedanssi on alhainen, jotta se täyttää tuotteen laatuvaatimukset ja voi toimia normaalisti.

3. PCB-piirilevyn tinaus on alttiimmin ongelmille koko piirilevyn tuotannossa, ja se on avainlinkki, joka vaikuttaa impedanssiin. Virtattoman tinapinnoituskerroksen suurin vika on helppo värjäytyminen (helppo hapettuva tai vetistyvä) ja huono juotettavuus, mikä vaikeuttaa piirilevyn juottamista ja impedanssi on liian korkea, mikä johtaa huonoon sähkönjohtavuuteen tai epävakaaseen suorituskykyyn. koko lauta.

4. PCB-piirilevyn johtimissa tulee olemaan erilaisia ​​signaalinsiirtoja. Lähetysnopeuden parantamiseksi taajuutta on lisättävä. Jos itse linja on erilainen esimerkiksi syövytyksen, pinon paksuuden ja langan leveyden vuoksi, impedanssiarvo muuttuu. , jolloin signaali vääristyy ja piirilevyn suorituskyky heikkenee, joten impedanssiarvoa on säädettävä tietyllä alueella.

Impedanssin merkitys piirilevylle

Elektroniikkateollisuudelle teollisuustutkimusten mukaan sähköttömän tinapinnoituksen kohtalokkain heikkous on helppo värjäytyminen (sekä helposti hapettuva tai vetistyvä), huono juotettavuus, joka johtaa vaikeaan juottamiseen, sekä korkea impedanssi, joka johtaa huonoon sähkönjohtavuuteen tai koko levyn epävakaa suorituskyky. , Helppo kasvattaa tinaviikset, mikä johtaa piirilevypiirin oikosulkuun ja jopa palamiseen tai tulipaloon.

Myöhemmin, kun koko sosiaalinen tuotantoteollisuus kehittyi jossain määrin, monet myöhemmät osallistujat pyrkivät kopioimaan toisiaan. Itse asiassa huomattava osa yrityksistä ei itse kyennyt kehittämään tai käynnistämään innovaatioita. Siksi syntyi monia tuotteita ja niiden käyttäjien elektronisia tuotteita (piirilevyjä). Pääsyy huonoon suorituskykyyn on impedanssiongelma, koska kun pätemätön kemiallinen tinapinnoitustekniikka on käytössä, PCB:lle pinnoitettu tina on itse asiassa. Se ei ole todellakaan puhdasta tinaa (tai puhdasta metallia), vaan tinayhdiste ( eli se ei ole ollenkaan metalli, vaan metalliyhdiste, oksidi tai halogenidi, suoremmin ei-metallinen aine) tai tina Seos yhdisteestä ja tinametallialkuaineesta, mutta sitä on vaikea havaita paljaalla silmällä. ...

Koska piirilevyn pääpiiri on kuparikalvo, tinattu kerros on kuparikalvon juotosliitoksissa ja elektroniset komponentit hitsataan tinatulla kerroksella juotospastalla (tai juotoslangalla). Itse asiassa juotospasta sulaa. Elektroniikkakomponenttien ja tinapinnoitteen väliin juotettu tila on metallitina (eli metallielementti, jolla on hyvä sähkönjohtavuus), joten voidaan lyhyesti huomauttaa, että elektroniset komponentit on kytketty piirilevyn pohjassa olevaan kuparikalvoon. tinapinnoitteen läpi, joten tinapinnoite Instrumentin puhtaus ja sen impedanssi ovat avainasemassa; mutta ennen kuin elektroniset komponentit kytketään, kun käytämme laitetta suoraan impedanssin havaitsemiseen, itse asiassa, instrumentin anturin (tai testijohdon) kaksi päätä koskettavat myös piirilevyn pohjassa olevaa kuparikalvoa. Tinapinnoituskerros liitetään piirilevyn pohjassa olevaan kuparikalvoon virran kytkemiseksi. Siksi tinapinnoituskerros on avain, avain vaikuttaa impedanssiin ja avain vaikuttaa koko piirilevyn suorituskykyyn, ja se on helppo jättää huomiotta.

Kuten me kaikki tiedämme, metallielementtiä lukuun ottamatta sen yhdisteet ovat huonoja sähkönjohtimia tai jopa johtamattomia (tämä on myös avain jakelukapasiteetin tai siirtokapasiteetin olemassaoloon piirissä), joten on olemassa tällaista johtavaa mutta ei johtavaa tinaa tinapinnoituskerroksessa. Kun yhdistettä tai seosta käytetään, sen käyttövalmis resistiivisyys tai resistiivisyys ja vastaava impedanssi elektrolyyttisen reaktion jälkeen hapettumisesta ja kosteudesta tulevaisuudessa ovat melko korkeat (riittävästi vaikuttamaan tasoon tai signaalin siirtoon digitaalisissa piireissä, ja sen ominaisuudet Impedanssit ovat myös epäjohdonmukaisia. Joten se vaikuttaa piirilevyn ja koko koneen suorituskykyyn.

Siksi nykyisen yhteiskunnallisen tuotantoilmiön kannalta piirilevyn pohjan pinnoitteen materiaali ja ominaisuudet ovat tärkeimmät ja suorimmat syyt, jotka vaikuttavat koko piirilevyn ominaisimpedanssiin, mutta myös siksi, että sillä on pinnoitteen ja elektrolyysin vaikutus, kun se altistuu kosteudelle. Vaihtelua, joten sen impedanssin huolestuttava vaikutus tulee salakavalammaksi ja vaihtelevammaksi. Tärkeimmät syyt sen piilottamiseen ovat: Ensinnäkin sitä ei voida nähdä paljaalla silmällä (mukaan lukien sen muutokset), ja toiseksi sitä ei voida mitata jatkuvasti, koska se vaihtelee ajan ja ympäristön kosteusmuutosten mukaan, joten se on aina helppo olla huomiotta.