sollte ich eine Lötmaske über einer Hochgeschwindigkeits-Mikrostreifenleitung in einer Leiterplatte öffnen?

Obere Schicht der Leiterplatte, 50-Ohm-Mikrostreifenleitung, die Rechteckimpulse mit 650 MHz / 1,3 Gbit / s (korrigiert: 1,3 GHz) überträgt .

Sollte ich zur Aufrechterhaltung einer guten Signalintegrität eine Lötmasken-Tinte über meiner Spur entfernen?

Rechteckimpulse mit 1,3 GHz ... sind das tatsächlich digitale Daten? Wenn dies der Fall ist und die Taktfrequenz 1,3 GHz beträgt, beträgt die tatsächliche Frequenz des Signals 650 MHz, und ich würde empfehlen, dass die betreffende Frequenz die 3. Harmonische ist, die 1950 MHz beträgt. Bei dieser Frequenz würde ich nur sicherstellen, dass Sie den Effekt der Lötmaske in Ihren Impedanzberechnungen berücksichtigen und belassen.

Wenn Sie tatsächlich Rechteckimpulse mit analogen Daten haben und die Frequenz 1,3 GHz beträgt, würde ich versuchen, die 5. Harmonische von 6,5 GHz beizubehalten, was zu einer Frequenz führt, bei der die Dinge wirklich wichtig sind. In diesem Fall würde ich sagen, dass Mikrostreifen möglicherweise nicht die beste Struktur sind und Stripline in Betracht ziehen. Wenn Sie Mikrostreifen verwenden MÜSSEN, führen Sie eine Simulation für die Länge Ihrer Linie mit und ohne Lötmaske durch (und passen Sie die Liniengeometrie an das Vorhandensein oder Fehlen der Lötmaske an) und entscheiden Sie, womit Sie leben können. Wenn Sie nicht simulieren können, stützen Sie das Vorhandensein oder Fehlen einer Lötmaske auf die Leitungslänge. Bei langen Leitungen (größer als einige Zoll) sollten Sie die Entfernung der Lötmaske in Betracht ziehen (obwohl Sie möglicherweise feststellen, dass das Nickel in ENIG, wenn dies Ihre Beschichtung ist, schlechter ist als die Lötmaske). Für kürzere Leitungen ist die Lötmaske in Ordnung.

Ein paar andere Dinge ... wie lang ist dieser Mikrostreifen? weniger als ein Zoll ... weniger als einige Zoll ... mehr als 30 Zoll? Ich habe Boards mit über 70 Zoll Mikrostreifen mit einem Frequenzgehalt von 15 GHz. Ich entferne die Lötmaske und verzinne sie. Das Nickel in ENIG (und natürlich jede andere Beschichtung mit einer Nickelbarriere) verursacht über diese langen Längen einen signifikanten Hochfrequenzverlust. Ich habe viele andere Designs mit ähnlichen Frequenzen, aber mit Leitungslängen von weniger als 3 Zoll, bei denen die Lötmaske und sogar die Maske über ENIG eine vollkommen gute Signalintegrität aufweisen (solange die Geometrie für das Vorhandensein der Maske korrekt ist).

Ich bin weniger als ein Jahr in einem Hochfrequenz-PCB-Design. Also unten ist nicht meine Antwort, sondern Ratschläge aus drei verschiedenen Quellen.

Quelle 1. Ein Freund von mir mit einer Mikrowellenerfahrung, die länger als mein Alter ist

Option 1: Machen Sie eine Öffnung über der Oberseite der Spur und beschichten Sie sie mit Immersionsgold.

Mein Hinweis: Ich weiß, dass ENIG nicht die beste Wahl für Ultrahochgeschwindigkeitssignale ist, daher hat er wahrscheinlich den Wert meiner Frequenz (650 MHz erste Harmonische) berücksichtigt.

Option 2: Entfernen Sie einfach die Lötmaske über der Oberseite der Leiterbahn ( als freiliegender Mikrostreifen bezeichnet ), um direkten Kontakt mit Luft zu ermöglichen.

Quelle 2. Meine PCB-Gießerei
Ich habe sie gefragt, wie sich ihre Kunden normalerweise für Mikrowellenanwendungen verhalten.

Antwort: Machen Sie eine Standard-Lötmaskenöffnung (Leiterbahnbreite plus einige Standard-Lötmaskenerweiterungen, z. B. 0,1 um auf jeder Seite). Beschichten Sie es, während Sie alle anderen Kontaktflächen beschichten.

Quelle 3. Internet
Dr. Eric Bogatin " Wenn Genauigkeit zählt ", Printed Circuit Design & Manufacture, Mai 2003:

Wie verändert sich Zo von einer Lötmaske, die die Oberseite beschichtet? In zweiter Ordnung würden wir erwarten, dass die Kapazität zunimmt und die Impedanz abnimmt. Bei Verwendung des SI6000 ( Hinweis: ein Feldlöser ) wird festgestellt , dass Zo um etwa 1 Ohm / mil der Lötmaskenstärke abnimmt.

Hallmark Circuits, Inc. " Kontrollierte Impedanz aus Sicht des Herstellers ", Rick Norfolk, S. 8

Denken Sie daran, dass in fast allen Fällen eine Lötmaske über den Impedanzspuren bei Mikrostreifenentwürfen vorhanden ist ... Die typische Dicke einer LPI-Maske über den Spuren beträgt 0,5 mil, und der Impedanzwert wird normalerweise nur durch 2 Ohm beeinflusst.

Meine Zusammenfassung

Aufgrund der Kupferoxidation zögere ich etwas, einen freiliegenden Mikrostreifen zu verwenden.

Machen Sie also eine Lötmaskenöffnung mit Spurenbreite und etwas Ausdehnung, beschichten Sie sie mit ENIG (oder mit einer anderen Oberfläche, wenn Immersionsgold nicht für Ihre Frequenz geeignet ist). Berechnen Sie die Impedanz unter Berücksichtigung der Gesamtmetalldicke neu. Erhalten Sie den gewünschten Wert von Z0 (passen Sie die Trace-Breite bei Bedarf an).

PS1: Als Referenz beträgt in meiner Gießerei die Dicke von ENIG etwa 4 um (4 um Nickel und 0,1 um Gold).

PS2: Soweit ich weiß, gibt es zwei Probleme mit Lötmasken-Tinte: 1) Sie ist nicht konform (komplexe Geometrie, schwer abzuschätzende Impedanz, siehe Bilder) hier ). 2) Ihre Dicke wird im Vergleich zu Oberflächen nicht streng kontrolliert .

PS3: Wenn sich Ihre Spur auf einer externen Schicht befindet, berücksichtigen Sie die Dicke der Galvanik in einem Impedanzrechner (am besten wenden Sie sich an Ihre Fabrik). In meiner Fabrik beträgt die resultierende Kupferdicke 45 um (-3 um Kupferpolieren, +30 um Galvanisieren von Durchgangslöchern), wenn ich 0,5 um Kupfer (18 um) verwende.