PCB의 고속 마이크로 스트립 라인에서 솔더 마스크를 열어야합니까?

PCB의 최상위 레이어, 650MHz / 1.3Gbps (수정 : 1.3GHz) 직사각형 펄스를 전송하는 50Ω 마이크로 스트립 라인 .

신호 무결성을 유지하려면 트레이스 상단에서 솔더 마스크 잉크를 제거해야합니까?

1.3GHz 직사각형 펄스 .... 이것이 실제로 디지털 데이터입니까? 그것이 있고 클럭 주파수가 1.3GHz이면 신호의 실제 주파수는 650MHz이고 관심 주파수는 3 차 고조파 인 1950MHz가 좋습니다. 이런 종류의 주파수에서 나는 당신이 당신의 임피던스 계산에서 솔더 마스크의 효과를 설명하고 그것을 남겨 두어야합니다.

실제로 아날로그 데이터의 직사각형 펄스를 가지고 있고 주파수가 1.3GHz라면 6.5GHz의 5 차 고조파를 유지하려고 시도합니다.이 주파수는 실제로 중요한 주파수에 도달합니다. 이 경우 마이크로 스트립이 최고의 구조가 아니며 스트립 라인을 고려할 수 있습니다. 마이크로 스트립을 사용해야한다면 솔더 마스크를 사용하거나 사용하지 않는 라인의 길이에 대한 시뮬레이션을 수행하고 라인 지오메트리를 사용하여 솔더 마스크의 유무를 조정할 수 있습니다. 시뮬레이션 할 수없는 경우 라인 길이를 기준으로 솔더 마스크의 유무를 결정하십시오. 긴 라인 (몇 인치 이상)의 경우 솔더 마스크 제거를 고려하십시오 (하지만 ENIG의 니켈이 도금 인 경우 솔더 마스크보다 나쁘다는 것을 알 수 있습니다). 짧은 라인의 경우 솔더 마스크가 좋습니다.

다른 몇 가지 ...이 마이크로 스트립은 얼마나 걸립니까? 1 인치 미만 ... 몇 인치 미만 ... 30 인치 이상? 주파수가 15GHz 인 70 인치 이상의 마이크로 스트립이 장착 된 보드가 있습니다. 땜납 마스크를 제거해 주석 도금을합니다. ENIG의 니켈 (및 분명히 니켈 장벽이있는 다른 도금)은 이러한 긴 길이에 걸쳐 상당한 고주파 손실을 일으 킵니다. 비슷한 주파수에서 다른 디자인이 많이 있지만 솔더 마스크와 ENIG를 통한 마스크조차도 마스크의 존재에 대해 올바른 지오메트리를 갖는 한 완벽하게 우수한 신호 무결성을 갖는 3 인치 미만의 라인 길이를 가지고 있습니다.

고주파 PCB 설계에서 1 년도 채 걸리지 않았습니다. 아래는 내 대답이 아니지만 세 가지 다른 출처의 조언입니다.

출처 1. 내 나이보다 긴 전자 레인지 경험이있는 친구

옵션 1 : 트레이스 상단에 구멍을 뚫고 침지 금으로 코팅하십시오.

내 메모 : ENIG가 초고속 신호에 대한 최선의 선택이 아니라는 것을 알고 있기 때문에 아마도 내 주파수 (650 MHz 1 차 고조파) 값을 고려했을 것입니다.

옵션 2 : 공기와 직접 접촉 할 수 있도록 트레이스 상단 ( 노출 된 마이크로 스트립이라고 함) 위에서 솔더 마스크를 제거하기 만하면 됩니다.

출처 2. 내 PCB 파운드리
회사에서는 고객이 일반적으로 전자 레인지 응용 프로그램을 어떻게 사용하는지 물었습니다.

응답 : 표준 솔더 마스크 개구부를 만듭니다 (트레이스 너비 + 표준 솔더 마스크 확장, 각면마다 0.1um). 다른 모든 접촉 패드를 코팅 할 때 코팅하십시오.

출처 3. 인터넷
Dr. Eric Bogatin " 정확도는 중요합니다 ", 인쇄 회로 설계 및 제조, 2003 년 5 월 :

Zo는 상단 표면을 코팅하는 솔더 마스크에서 어떻게 변할까요? 두 번째로, 우리는 커패시턴스가 증가하고 임피던스가 감소 할 것으로 예상합니다. SI6000 ( 참고 : 필드 솔버 )을 사용하면 Zo가 약 1 Ohm / mil의 솔더 마스크 두께만큼 감소합니다.

Hallmark Circuits, Inc. " 조작자의 관점에서 제어 된 임피던스 ", Rick Norfolk, p.8

거의 모든 경우에 솔더 마스크는 마이크로 스트립 설계의 임피던스 트레이스 위에 존재할 것임을 기억하십시오. 트레이스에 대한 LPI 마스크의 일반적인 두께는 0.5mil이며 임피던스 값은 일반적으로 2 옴의 영향을받습니다.

내 요약

구리 산화로 인해 노출 된 마이크로 스트립을 사용하는 것을 다소 꺼려합니다.

따라서 트레이스 폭과 약간의 팽창으로 솔더 마스크 개구부를 만들고 ENIG로 코팅하십시오 (또는 침지 금이 주파수에 적합하지 않은 경우 다른 표면 마감 처리). 총 금속 두께를 고려한 임피던스를 다시 계산하십시오. 원하는 Z0 값을 얻습니다 (필요한 경우 추적 너비 조정).

PS1 : 참고로, 파운드리에서 ENIG의 두께는 약 4 um (4 um 니켈 및 0.1 um 금)입니다.

PS2 : 솔더 마스크 잉크의 문제점은 두 가지입니다. 1) 컨 포멀하지 않습니다 (복잡한 형상, 임피던스를 추정하기 어렵고, 여기 그림 참조 ). .

PS3 : 트레이스가 외부 층에있는 경우 임피던스 계산기에서 전기 도금 두께를 고려하십시오 (제조업체에 문의하는 것이 가장 좋습니다). 내 팹에서 0.5 oz 구리 (18 um)를 사용하면 결과 구리 두께는 45 um (-3 um 구리 연마, +30 um 스루 홀 전기 도금)입니다.