ฉันควรเปิดหน้ากากประสานเหนือเส้น microstrip ความเร็วสูงใน PCB หรือไม่

ชั้นบนสุดของ PCB สายไมโครสตริป 50 โอห์มที่ส่ง 650 MHz / 1.3 Gbps (แก้ไข: 1.3 GHz)พัลส์รูปสี่เหลี่ยม

เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีฉันควรถอดหน้ากากมาสก์ออกจากส่วนบนสุดของรอยหรือไม่

พัลส์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า 1.3GHz .... นี่เป็นข้อมูลดิจิตอลจริงหรือไม่ ถ้าเป็นและความถี่สัญญาณนาฬิกาคือ 1.3GHz ดังนั้นความถี่จริงของสัญญาณคือ 650MHz และฉันอยากจะแนะนำความถี่ของความกังวลที่จะเป็นฮาร์มอนิกลำดับที่ 3 ซึ่งก็คือ 1950MHz ที่ความถี่แบบนี้ฉันจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณบัญชีผลกระทบของ soldermask ในการคำนวณอิมพีแดนซ์ของคุณแล้วปล่อยทิ้งไว้

หากคุณมีพัลส์แบบสี่เหลี่ยมของข้อมูลอะนาล็อกและความถี่คือ 1.3GHz ฉันจะพยายามรักษาฮาร์มอนิกลำดับที่ 5 ที่ 6.5GHz ซึ่งจะได้รับความถี่ที่สิ่งต่าง ๆ มีความสำคัญ ในกรณีนี้ฉันจะบอกว่าบางทีไมโครสตริปไม่ใช่โครงสร้างที่ดีที่สุดและควรพิจารณาการลอกสาย หากคุณต้องใช้ไมโครสตริปให้ทำการจำลองบางอย่างตามความยาวของบรรทัดที่มีและไม่มี soldermask (และด้วยรูปทรงเรขาคณิตของเส้นที่ปรับสำหรับการมีหรือไม่มีของ soldermask) และตัดสินใจว่าคุณจะอยู่กับอะไรได้บ้าง หากคุณไม่สามารถจำลองสถานการณ์ได้ให้พิจารณาว่ามีหรือไม่มี soldermask ตามความยาวบรรทัด สำหรับสายยาว (มากกว่าหนึ่งนิ้ว) ให้พิจารณาการกำจัด soldermask (แม้ว่าคุณอาจพบว่านิกเกิลใน ENIG ถ้านั่นคือการชุบของคุณจะแย่กว่า soldermask) สำหรับบรรทัดที่สั้นกว่า soldermask ดี

สองสิ่งอื่น ๆ ... ไมโครสตริปนี้ยาวแค่ไหน? น้อยกว่าหนึ่งนิ้ว ... น้อยกว่าหลายนิ้ว ... มากกว่า 30 นิ้ว? ฉันมีบอร์ดที่มี microstrip มากกว่า 70 นิ้วพร้อมเนื้อหาความถี่ 15GHz ฉันเอาทหารออกไปแล้วทำการชุบดีบุก นิกเกิลใน ENIG (และแน่นอนว่าการชุบอื่น ๆ ที่มีกำแพงกั้นนิกเกิล) ทำให้เกิดการสูญเสียความถี่สูงอย่างมีนัยสำคัญในระยะยาว ฉันมีการออกแบบอื่น ๆ อีกมากมายที่ความถี่ใกล้เคียงกัน แต่มีความยาวบรรทัดน้อยกว่า 3 นิ้วที่ soldermask และแม้แต่หน้ากากเหนือ ENIG มีความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีอย่างสมบูรณ์ (ตราบใดที่รูปทรงเรขาคณิตนั้นถูกต้องสำหรับการปรากฏตัวของหน้ากาก)

ฉันใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งปีในการออกแบบ PCB ความถี่สูง ดังนั้นด้านล่างไม่ใช่คำตอบของฉัน แต่ให้คำแนะนำจากสามแหล่งที่แตกต่างกัน

ที่มา 1. เพื่อนของฉันที่มีประสบการณ์ในไมโครเวฟนานกว่าอายุของฉัน

ตัวเลือกที่ 1: ทำการเปิดที่ด้านบนสุดของรอยการเคลือบด้วยทองคำแช่

หมายเหตุของฉัน:ฉันรู้ว่า ENIG ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสัญญาณความเร็วสูงพิเศษดังนั้นเขาอาจคิดเป็นค่าความถี่ของฉัน (650 MHz ฮาร์โมนิกแรก)

ตัวเลือกที่ 2: เพียงถอดหน้ากากประสานที่อยู่ด้านบนของรอย ( เรียกว่า microstrip แดง ) ที่สามารถสัมผัสกับอากาศโดยตรง

ที่มา 2. โรงหล่อ PCB ของ
ฉันฉันถามพวกเขาว่าลูกค้าของพวกเขามักจะทำอย่างไรกับการใช้งานไมโครเวฟ

การตอบสนอง:ทำการเปิดหน้ากากประสานมาตรฐาน (ความกว้างการติดตามรวมถึงการขยายหน้ากากบัดกรีมาตรฐานพูด 0.1 um แต่ละด้าน) เคลือบในขณะที่คุณเคลือบแผ่นสัมผัสอื่น ๆ ทั้งหมด

ที่มา 3. อินเทอร์เน็ต
Dr. Eric Bogatin " เมื่อมีความแม่นยำนับ ", การออกแบบและผลิตวงจรพิมพ์, พฤษภาคม 2003:

Zo จะเปลี่ยนจากโซลเลอร์มาสก์ผิวด้านบนได้อย่างไร? อันดับที่สองเราคาดว่าความจุจะเพิ่มขึ้นและความต้านทานจะลดลง ด้วยการใช้ SI6000 ( หมายเหตุ: ตัวแก้สนาม ) เราพบว่า Zo ลดลงประมาณ 1 โอห์ม / ล้านของความหนาของเข็มทหาร

Hallmark Circuits, Inc. " ความต้านทานควบคุมจากมุมมองผู้ผลิต " Rick Norfolk, p.8

โปรดจำไว้ว่า soldermask ในเกือบทุกกรณีจะมีอยู่เหนือร่องรอยอิมพีแดนซ์ในการออกแบบ microstrip ... ความหนาทั่วไปของหน้ากาก LPI เหนือร่องรอยคือ 0.5 ล้านและค่าอิมพีแดนซ์จะได้รับผลกระทบโดยทั่วไปเพียง 2 โอห์ม

บทสรุปของฉัน

ฉันค่อนข้างลังเลที่จะใช้ microstrip ที่สัมผัสเนื่องจากการเกิดออกซิเดชันของทองแดง

ดังนั้นให้ทำการเปิดหน้ากากประสานที่มีความกว้างของร่องรอยรวมถึงการขยายตัวบางส่วนทำการเคลือบด้วย ENIG (หรือใช้การเคลือบผิวแบบอื่นหากทองคำแช่ไม่เหมาะกับความถี่ของคุณ) คำนวณความต้านทานบัญชีใหม่สำหรับความหนาของโลหะทั้งหมด รับค่าที่ต้องการของ Z0 (ปรับความกว้างของการติดตามหากจำเป็น)

PS1: สำหรับการอ้างอิงที่โรงหล่อของฉันความหนาของ ENIG นั้นอยู่ที่ประมาณ 4 um (นิกเกิล 4 um และทองคำ 0.1 um)

PS2: ตามที่ฉันเข้าใจปัญหาของหน้ากากประสานหมึกคือสองเท่า: 1) มันไม่สอดคล้องกัน (เรขาคณิตที่ซับซ้อนยากที่จะประเมินความต้านทานดูภาพที่นี่ ) 2) ความหนาของมันไม่ได้ถูกควบคุมอย่างแน่นหนาเมื่อเทียบกับพื้นผิว .

PS3: หากการติดตามของคุณอยู่ในเลเยอร์ภายนอกให้บัญชีความหนาของการชุบด้วยไฟฟ้าในเครื่องคิดเลขอิมพีแดนซ์ (ดีที่สุดที่จะติดต่อ fab ของคุณ) ใน fab ของฉันถ้าฉันใช้ 0.5 oz copper (18 um) ความหนาทองแดงที่ได้คือ 45 um (-3 um copper polishing, +30 um electroplating ของ through hole)