1, wat is een 1oz koperen dikke impedantiekaart met 4 lagen
De betekenis van "1oz koperdikte": "oz" is de Engelse afkorting voor ounce. Op pcb-gebied verwijst 1 oz koperdikte naar het gewicht van koperfolie van 1 ounce per vierkante voet oppervlak. Door conversie kan worden gezien dat de dikte van 1 oz koper ongeveer 0,035 mm is. Deze dikte van koperfolie zorgt niet alleen voor een goede geleiding, maar heeft ook een bepaalde mechanische sterkte en stroomdraagvermogen, waardoor het een veelgebruikte koperdiktespecificatie is in pcb-ontwerp. In een circuit kan een dikkere koperlaag de draadweerstand verminderen en het stroomverlies tijdens de stroomoverdracht minimaliseren, net zoals een brede snelweg ervoor zorgt dat voertuigen soepeler kunnen passeren, waardoor congestie en energieverbruik worden verminderd. In sommige onderdelen van stroomcircuits die een hoge stroomcapaciteit vereisen, kunnen 1oz koperen dikke lijnen bijvoorbeeld beter voldoen aan de transmissiebehoeften van hoge stromen, waardoor oververhitting of zelfs verbranding van de lijnen als gevolg van overmatige stroom wordt vermeden.
Analyse van de "vier lagen"-structuur: een impedantiebord met vier lagen heeft vier geleidende lagen, meestal inclusief een toplaag, een onderlaag, een vermogenslaag en een aardlaag. De bovenste en onderste lagen worden voornamelijk gebruikt voor het rangschikken van componenten en opbouwmontage, en dienen als "vensters" voor het verbinden van elektronische apparaten met de buitenwereld. Op deze twee lagen worden verschillende elektronische componenten zoals chips, weerstanden, condensatoren etc. gesoldeerd. De energielaag is verantwoordelijk voor het leveren van een stabiele stroomvoorziening voor het hele circuitsysteem, net als het elektriciteitsnetwerk in een stad, en zorgt ervoor dat alle gebieden over voldoende elektriciteit beschikken. De geologische laag dient als een schild en referentiepotentiaal, net als een vaste aarde, en biedt een stabiele referentie voor signalen in het circuit, vermindert elektromagnetische interferentie en waarborgt de stabiliteit van de signaaloverdracht. Deze vier verdiepingen zijn elektrisch verbonden via via's, die lijken op het verbinden van liften op verschillende verdiepingen, waardoor signalen en stromen vrijelijk tussen elke verdieping kunnen pendelen, waardoor een compleet circuitsysteem ontstaat.
De belangrijkste betekenis van 'impedantie': Impedantie verwijst naar het belemmerende effect van een circuit op AC-signalen, en impedantie-aanpassing is cruciaal voor hoogfrequente signaaloverdracht. In een impedantiebord met 4 lagen worden specifieke impedantiewaarden zoals 50 Ω en 75 Ω bereikt door parameters zoals circuitbreedte, koperdikte, diëlektrische laagdikte en diëlektrische constante nauwkeurig te regelen. Wanneer de uitgangsimpedantie van de signaalbron overeenkomt met de karakteristieke impedantie van de transmissielijn en de belastingsimpedantie, kan het signaal zich zonder reflectie voortplanten op de transmissielijn, waardoor de integriteit van het signaal wordt gewaarborgd en problemen zoals signaalvervorming en verzwakking worden vermeden. Dit is alsof geluid zich voortplant door pijpen van verschillende materialen. Als de maat en het materiaal van de pijpen niet geschikt zijn, zal het geluid echo's en verzwakking produceren, terwijl geschikte pijpen (dwz transmissielijnen met aangepaste impedantie) ervoor kunnen zorgen dat het geluid zich duidelijk en zonder schade aan de bestemming kan voortplanten.
2, sleutelpunten van het productieproces
Materiaalkeuze:
Substraat: FR-4 wordt meestal gebruikt als substraatmateriaal. FR-4 heeft goede elektrische isolatieprestaties, mechanische eigenschappen en maatvastheid, en is bestand tegen bepaalde temperatuurveranderingen, waardoor het geschikt is voor de werkomgeving van de meeste elektronische apparaten. In hoogfrequente toepassingsscenario's worden ook speciale materialen met een lage diëlektrische constante en een laag diëlektrisch verlies, zoals Rogers-materialen, gebruikt om signaaloverdrachtsverlies verder te verminderen en de nauwkeurigheid van de impedantiecontrole te verbeteren.
Koperfolie: Voor de vereiste van een koperdikte van 1 oz wordt over het algemeen een geschikte dikte koperfolie geselecteerd voor laminering tijdens het productieproces. Het is bijvoorbeeld mogelijk om eerst koperfolie van 1/3 oz of 1/2 oz te gebruiken en vervolgens de dikte van de koperlaag te vergroten door daaropvolgende galvaniseerprocessen om de uiteindelijke standaard voor koperdikte van 1 oz te bereiken. Dit kan een nauwkeurige controle van de draadbreedte tijdens het etsproces garanderen, terwijl ook wordt voldaan aan de vereisten voor de koperdikte van het oppervlak, waardoor de geleidbaarheid en betrouwbaarheid van het circuit worden gegarandeerd.
Lijnproductieproces:
Circuitvorming met hoge precisie: om te voldoen aan de hoge-precisie-eisen van impedantiecontrole, wordt gebruik gemaakt van geavanceerde laser-direct-imagingtechnologie. Met deze technologie kunnen uiterst fijne lijnen worden geproduceerd, met een lijnbreedtenauwkeurigheid van ± 0,01 mm en een lijnrandruwheid van minder dan 1 μm. Als we de productie van een karakteristiek impedantiecircuit van 50 Ω als voorbeeld nemen, door parameters zoals circuitbreedte, afstand en afstand tot de referentielaag nauwkeurig te regelen, wordt gegarandeerd dat de impedantienauwkeurigheid binnen ± 5% wordt geregeld, waardoor de impedantietransiënten tijdens de signaaloverdracht aanzienlijk worden verminderd, de signaalreflectie en de staande golfverhouding worden verlaagd en een efficiënte signaaloverdracht wordt gegarandeerd.
Micro-via-bewerking: In platen met 4 lagen moet een groot aantal via-gaten worden bewerkt om signaalverbindingen tussen de lagen te realiseren. Voor 1oz koperen dikke impedantieplaten met 4 lagen wordt vaak laserboortechnologie gebruikt om microvia's te creëren. Deze via-diameters zijn doorgaans minder dan 0,1 mm, met gladde en braamvrije wanden, waardoor het reflectieverlies van signalen bij de via effectief wordt verminderd. Bij het galvaniseren door gaten wordt gebruik gemaakt van een sterk gedispergeerd koperplatingsproces om een uniforme dikte van de koperlaag op de wand van het gat te garanderen, met een afwijking die wordt gecontroleerd binnen minder dan of gelijk aan 10%, waardoor een goede geleiding en mechanische sterkte van de tussenlaagverbinding wordt gegarandeerd en onderbreking van de signaaloverdracht wordt vermeden veroorzaakt door falen van de via.
Oppervlaktebehandelingsproces:
Gangbare oppervlaktebehandelingsmethoden zoals stroomloos vernikkelen worden veel gebruikt op belangrijke gebieden zoals RF-interfaces en apparaatpads op millimetergolf-PCB's. Voor een impedantiebord met 4 lagen koperdikte van 1 oz wordt de dikte van de goudlaag over het algemeen gecontroleerd op meer dan 0,1 μm, en de dikte van de nikkellaag is meer dan 5 μm. Deze verwerkingsmethode garandeert niet alleen de betrouwbaarheid van de soldeerverbindingen, maar vermindert ook effectief de contactweerstand op de interface, waardoor de impedantie-overgang tussen de RF-connector en de pcb-soldeerverbinding wordt geminimaliseerd, waardoor het reflectieverlies van het signaal op de interface minder is dan -20 dB, en de stabiliteit van de signaaloverdracht wordt verbeterd.
3, prestatievoordelen
Goede elektrische prestaties: de koperdikte van 1 oz vermindert de weerstand van het circuit, waardoor het vermogensverlies tijdens de signaaloverdracht effectief wordt verminderd en de circuitefficiëntie wordt verbeterd. In de signaaltransmissielijn van communicatieapparatuur kunnen lijnen met lage weerstand bijvoorbeeld de signaalverzwakking verminderen en ervoor zorgen dat het signaal voldoende sterkte en kwaliteit kan behouden na transmissie over lange- afstanden. Tegelijkertijd zorgt de structuur met vier lagen, gecombineerd met nauwkeurige impedantiecontrole, voor een stabiel transmissiekanaal voor hoog-signalen, waardoor signaalreflectie en interferentie worden verminderd. In de signaalverwerkingsmodule van 5G-communicatiebasisstations kan deze zorgen voor de nauwkeurige overdracht van hoog-millimetergolfsignalen, waarmee wordt voldaan aan de vereisten van 5G-netwerken voor gegevensoverdracht met hoge- snelheid en hoge- capaciteit.
Sterke mechanische eigenschappen: De combinatie van FR-4-substraat en 1oz koperdikte geeft de printplaat een bepaalde mechanische sterkte, die bestand is tegen een bepaalde mate van externe impact en trillingen. Op het gebied van auto-elektronica krijgen voertuigen tijdens het rijden te maken met verschillende stoten en trillingen. Een 1oz koperen dikke impedantiekaart met 4 lagen kan worden gebruikt in elektronische apparaten zoals motorregeleenheden en in auto-entertainmentsystemen om een stabiele werking in complexe mechanische omgevingen te garanderen en circuitstoringen veroorzaakt door mechanische spanning te verminderen.
Uitstekende warmteafvoerprestaties: tijdens de werking van elektronische apparaten genereren componenten warmte, en goede warmteafvoerprestaties zijn de sleutel tot een stabiele werking van het apparaat. Een koperdraad van 1 oz dik kan dienen als een effectief warmteafvoerkanaal, waardoor de warmte snel wordt afgevoerd. Tegelijkertijd kan het structurele ontwerp van de 4-laags plaat het warmtedissipatiepad redelijk regelen, zoals het vergroten van het warmtedissipatiegebied door grote delen van de koperen huid in de vermogenslaag en de grondlaag aan te brengen, en samen te werken met externe warmtedissipatieapparaten om de warmte die wordt gegenereerd door elektrische apparaten tijdig af te voeren, waardoor wordt verzekerd dat de temperatuur van de apparatuur binnen een redelijk bereik blijft bij langdurig gebruik met hoge belasting en waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verlengd.
4, Toepassingsgebieden
Op het gebied van communicatie wordt het veel gebruikt in communicatieapparatuur zoals 5G-basisstations, routers en switches. De signaalzendontvangermodule van 5G-basisstations moet signalen met hoge- frequentie en hoge- snelheid verwerken. Een 1oz koperen dikke impedantiekaart met 4 lagen kan voldoen aan de strenge eisen voor signaalintegriteit en stabiliteit, waardoor een snelle en nauwkeurige gegevensoverdracht tussen basisstations en eindapparaten wordt gegarandeerd. Routers en switches die in thuis- en bedrijfsnetwerken worden gebruikt, vertrouwen ook op deze printplaat voor efficiënte gegevensdoorzending en signaalverwerking, waardoor gebruikers stabiele en hoge-snelheidsnetwerkverbindingen krijgen.
Op het gebied van de informatica gebruikt het moederbord van de computer, als kerncomponent van het computersysteem, een 1oz koperen dikke impedantiekaart met vier lagen om een stabiele stroomvoorziening en hoge-datatransmissiekanalen te bieden voor componenten met hoge-prestaties, zoals CPU, geheugen en grafische kaart. Bij servermoederborden is dit type printplaat vooral nodig om het samenwerkingswerk tussen multi-coreprocessors, grote hoeveelheden geheugen en snelle- opslagapparaten te ondersteunen, te voldoen aan de behoeften van datacentra voor grootschalige- gegevensverwerking en -opslag, en om de efficiënte werking van servers te garanderen.
Op het gebied van auto-elektronica: Met de ontwikkeling van intelligente en elektrische voertuigen worden elektronische systemen voor auto's steeds complexer. De 1oz koperen dikke impedantieplaat met 4 lagen speelt een belangrijke rol in het auto-aandrijfsysteem van auto's, voertuiginformatie-entertainmentsysteem, batterijbeheersysteem, enz. In het automatische aandrijfsysteem is het noodzakelijk om snel een grote hoeveelheid gegevens van verschillende sensoren te verwerken. Deze printplaat kan de tijdigheid en nauwkeurigheid van de datatransmissie garanderen en een garantie bieden voor het veilig besturen van voertuigen. In het infotainmentsysteem in de auto is het verantwoordelijk voor een stabiele overdracht van multimediasignalen zoals audio en video, waardoor de rijervaring van de gebruiker wordt verbeterd.
Op het gebied van medische apparatuur vereisen hoogwaardige medische apparaten-zoals magnetische resonantiebeeldvorming en computertomografie extreem hoge prestaties en betrouwbaarheid van elektronische apparaten. De 1oz koperen dikke impedantiekaart met 4 lagen kan, met zijn uitstekende elektrische prestaties en stabiliteit, voldoen aan de hoge-precieze signaalverwerkings- en transmissievereisten van medische apparatuur. In MRI-apparatuur wordt het bijvoorbeeld gebruikt om RF-signalen te controleren en te verzenden, waardoor de helderheid en nauwkeurigheid van beeldvorming wordt gewaarborgd en betrouwbaar diagnostisch bewijs voor artsen wordt geleverd.