czy powinienem otworzyć maskę lutowniczą na linii mikropaskowej dużej prędkości na płytce drukowanej?

Górna warstwa płytki drukowanej, linia mikropaskowa 50 Ohm, transmitująca impulsy prostokątne 650 MHz / 1,3 Gb / s (skorygowane: 1,3 GHz) .

Aby zachować dobrą integralność sygnału, czy powinienem usunąć atrament z maski lutowniczej na górze mojego śladu?

Impulsy prostokątne 1,3 GHz .... czy to faktycznie dane cyfrowe? Jeśli tak jest, a częstotliwość zegara wynosi 1,3 GHz, wówczas rzeczywista częstotliwość sygnału wynosi 650 MHz, a zalecaną częstotliwością powinna być 3. harmoniczna, czyli 1950 MHz. Przy tego rodzaju częstotliwości po prostu upewnię się, że uwzględnisz efekt maski lutowniczej w swoich obliczeniach impedancji i pozostaw ją.

Jeśli faktycznie masz prostokątne impulsy danych analogowych, a częstotliwość wynosi 1,3 GHz, to postaram się zachować piątą harmoniczną 6,5 GHz, która dociera do częstotliwości, na której rzeczy naprawdę mają znaczenie. W tym przypadku powiedziałbym, że może mikropask nie jest najlepszą strukturą i rozważenie linii paskowej. Jeśli MUSISZ użyć mikropasków, wykonaj symulację długości linii z i bez maski lutowniczej (a przy geometrii linii dostosuj obecność lub brak maski lutowniczej) i zdecyduj, z czym możesz żyć. Jeśli nie możesz przeprowadzić symulacji, oprzyj obecność lub brak maski lutowniczej na długości linii. W przypadku długich linii (większych niż kilka cali) rozważ usunięcie maski lutowniczej (chociaż może się okazać, że nikiel w ENIG, jeśli jest to twój poszycie, jest gorszy niż maska ​​lutownicza). W przypadku krótszych linii maska ​​lutownicza jest w porządku.

Kilka innych rzeczy ... jak długa jest ta mikropask? mniej niż cal ... mniej niż kilka cali ... więcej niż 30 cali? Mam płyty z ponad 70 cali mikropaskami o częstotliwości 15GHz. Usuwam soldermask i wykonuję cynowanie. Nikiel w ENIG (i oczywiście każde inne poszycie z barierą niklową) powoduje znaczną utratę wysokiej częstotliwości na tych długich długościach. Mam wiele innych konstrukcji o podobnych częstotliwościach, ale o długości linii mniejszej niż 3 cale, gdzie maska ​​lutownicza, a nawet maska ​​nad ENIG, mają idealnie dobrą integralność sygnału (o ile geometria jest poprawna dla obecności maski).

Mam mniej niż rok w projektowaniu PCB o wysokiej częstotliwości. Więc poniżej nie ma mojej odpowiedzi, ale radzi z trzech różnych źródeł.

Źródło 1. Mój przyjaciel z kuchenką mikrofalową dłuższy niż mój wiek

Opcja 1: wykonaj otwór nad śladem, pokryj go złotem zanurzeniowym.

Moja uwaga: wiem, że ENIG nie jest najlepszym wyborem dla ultraszybkich sygnałów, więc prawdopodobnie uwzględnił wartość mojej częstotliwości (pierwsza harmoniczna 650 MHz).

Opcja 2: wystarczy usunąć maskę lutowniczą na górze śladu ( zwaną odsłoniętą mikropaską ), umożliwiając bezpośredni kontakt z powietrzem.

Źródło 2. Moja odlewnia PCB
Zapytałem ich, jak zwykle robią to klienci w zastosowaniach mikrofalowych.

Odpowiedź: wykonaj standardowy otwór maski lutowniczej (szerokość śladu plus pewne standardowe rozszerzenie maski lutowniczej, powiedzmy 0,1 um z każdej strony). Pokryj go tak, jak wszystkie inne podkładki kontaktowe.

Źródło 3. Internet
Dr. Eric Bogatin „ When Accuracy się liczy ”, Projektowanie i produkcja obwodów drukowanych, maj 2003:

Jak Zo zmieni się z maski lutowniczej pokrywającej górną powierzchnię? W drugim rzędzie spodziewalibyśmy się wzrostu pojemności i zmniejszenia impedancji. Za pomocą SI6000 ( uwaga: solver ) stwierdzamy, że Zo zmniejsza się o około 1 Ohm / milę grubości maski lutowniczej.

Hallmark Circuits, Inc. „ Kontrolowana impedancja z perspektywy producenta ”, Rick Norfolk, str. 8

Pamiętaj, że soldermask, w prawie wszystkich przypadkach, będzie istniał ponad śladami impedancji w projektach mikropaskowych ... Typowa grubość maski LPI nad śladami wynosi 0,5 miliona, a na wartość impedancji wpływają zwykle tylko 2 omy.

Moje streszczenie

Jestem nieco niechętny do użycia odsłoniętej mikropaski z powodu utleniania miedzi.

Tak więc wykonaj otwór maski lutowniczej o szerokości śladu plus pewne rozszerzenie, pokryj go ENIG (lub innym wykończeniem powierzchni, jeśli złoto zanurzeniowe nie jest odpowiednie dla twojej częstotliwości). Przelicz impedancję uwzględniając całkowitą grubość metalu. Uzyskaj żądaną wartość Z0 (w razie potrzeby dostosuj szerokość ścieżki).

PS1: Dla porównania, w mojej odlewni grubość ENIG wynosi około 4 um (4 um niklu i 0,1 um złota).

PS2: Jak rozumiem, problem z atramentem maski lutowniczej jest dwojaki: 1) nie jest zgodny (złożona geometria, trudna do oszacowania impedancja, patrz zdjęcia tutaj ), 2) jego grubość nie jest ściśle kontrolowana w porównaniu z wykończeniami powierzchni .

PS3: jeśli ślad znajduje się na warstwie zewnętrznej, uwzględnij grubość galwanizacji w kalkulatorze impedancji (najlepiej skontaktować się z fab). W moim przypadku, jeśli użyję 0,5 uncji miedzi (18 um), wynikowa grubość miedzi wynosi 45 um (-3 um polerowanie miedzi, +30 um galwanizacja otworów przelotowych).