Por que as placas PCB precisam de impedância

o que é impedância

Em circuitos com resistência, indutância e capacitância, a resistência à corrente alternada é chamada de impedância. A impedância é geralmente representada por Z, que é um número complexo. A parte real é chamada de resistência e a parte imaginária é chamada de reatância. O efeito de bloqueio da capacitância na corrente alternada no circuito é chamado de reatância capacitiva, e o efeito de bloqueio da indutância na corrente alternada no circuito é chamado de reatância indutiva, o efeito de bloqueio da capacitância e indutância na corrente alternada no circuito é chamado coletivamente reatância. A unidade de impedância é ohms.

tipo de impedância

(1) Impedância característica

Em produtos eletrônicos de informação, como computadores e comunicações sem fio, a energia transmitida no circuito do PCB é um sinal de onda quadrada (chamado pulso) composto de tensão e tempo, e a resistência que encontra é chamada de impedância característica.

(2) Impedância diferencial

A extremidade motriz insere duas formas de onda de sinal idênticas com polaridades opostas, que são transmitidas respectivamente por duas linhas diferenciais, e os dois sinais diferenciais são subtraídos na extremidade receptora. A impedância diferencial é a impedância Zdiff entre os dois fios.

(3) Impedância de modo ímpar

A impedância Zoo de uma linha para o solo nas duas linhas, o valor da impedância das duas linhas é o mesmo.

(4) Impedância de modo uniforme

O lado acionador insere duas formas de onda de sinal idênticas com a mesma polaridade e a impedância Zcom quando as duas linhas são conectadas juntas.

(5) Impedância de modo comum

A impedância Zoe de uma linha para o solo nas duas linhas, o valor da impedância das duas linhas é o mesmo, geralmente maior que a impedância do modo ímpar.

Por que as placas PCB precisam de impedância?

A impedância da placa de circuito impresso refere-se aos parâmetros de resistência e reatância, que impedem a corrente alternada. Na produção de placas de circuito impresso, o processamento de impedância é essencial. As razões são as seguintes:

1. O circuito PCB (a parte inferior da placa) deve considerar a instalação de componentes eletrônicos e considerar a condutividade e o desempenho da transmissão do sinal após a conexão, portanto, quanto menor a impedância, melhor.

2. Durante o processo de produção, a placa de circuito PCB deve passar pelo processo de afundamento de cobre, estanho galvanizado (ou chapeamento não eletrolítico, ou estanho por spray térmico), solda de conector e outros processos, e os materiais usados ​​nesses links devem garantir que a resistividade é baixa para garantir que a impedância geral da placa de circuito seja baixa para atender aos requisitos de qualidade do produto e possa operar normalmente.

3. O estanhamento da placa de circuito PCB é o mais propenso a problemas na produção de toda a placa de circuito e é o elo principal que afeta a impedância. O maior defeito da camada de estanhagem eletrolítica é a descoloração fácil (fácil de oxidar ou deliquescência) e fraca soldabilidade, o que tornará a placa de circuito difícil de soldar, e a impedância será muito alta, resultando em baixa condutividade elétrica ou desempenho instável do placa inteira.

4. Haverá várias transmissões de sinal nos condutores da placa de circuito PCB. Para melhorar a taxa de transmissão, a frequência deve ser aumentada. Se a própria linha for diferente devido a fatores como corrosão, espessura da pilha e largura do fio, o valor da impedância será alterado. , de modo que o sinal é distorcido e o desempenho da placa de circuito é degradado, por isso é necessário controlar o valor da impedância dentro de uma determinada faixa.

O significado de impedância para placa de circuito PCB

Para a indústria eletrônica, de acordo com pesquisas da indústria, a fraqueza mais fatal do revestimento de estanhagem eletrolítico é a fácil descoloração (fácil de oxidar ou deliquescer), baixa soldabilidade, que leva a uma soldagem difícil e alta impedância, que leva a uma condutividade elétrica ruim ou desempenho instável de toda a placa. , Fácil de crescer bigodes de estanho, resultando em um curto-circuito do circuito PCB e até mesmo queimar ou incendiar.

Mais tarde, quando toda a indústria da produção social se desenvolveu até certo ponto, muitos participantes posteriores tenderam a copiar uns aos outros. De fato, um número considerável de empresas não tinha a capacidade de desenvolver ou iniciar inovações. Assim, muitos produtos e produtos eletrônicos de seus usuários (placas de circuito) foram criados. A principal razão para o baixo desempenho é o problema de impedância, porque quando a tecnologia de estanhagem sem eletrodos não qualificada está em uso, o estanhado no PCB é na verdade Não é realmente estanho puro (ou metal puro), mas um composto de estanho ( isto é, não é um metal, mas um composto de metal, óxido ou haleto, mais diretamente uma substância não metálica) ou estanho Uma mistura de composto e elemento metálico de estanho, mas é difícil de detectar a olho nu. ...

Como o circuito principal da placa de circuito PCB é folha de cobre, a camada estanhada está nas juntas de solda da folha de cobre e os componentes eletrônicos são soldados na camada estanhada por pasta de solda (ou fio de solda). Na verdade, a pasta de solda está derretendo. O estado soldado entre os componentes eletrônicos e o revestimento de estanho é estanho metálico (ou seja, um elemento metálico com boa condutividade elétrica), portanto, pode-se apontar brevemente que os componentes eletrônicos estão conectados à folha de cobre na parte inferior do PCB através do revestimento de estanho, então o revestimento de estanho A pureza do instrumento e sua impedância são a chave; mas antes que os componentes eletrônicos sejam conectados, quando usamos diretamente o instrumento para detectar a impedância, de fato, as duas extremidades da sonda do instrumento (ou cabo de teste) também são contatadas pela superfície da folha de cobre na parte inferior do PCB. A camada de revestimento de estanho é conectada com a folha de cobre na parte inferior do PCB para conectar a corrente. Portanto, a camada de estanhagem é a chave, a chave para afetar a impedância e a chave para afetar o desempenho de todo o PCB, e a chave que é fácil de ser ignorada.

Como todos sabemos, à exceção do elemento metal, os seus compostos são maus condutores de eletricidade ou mesmo não condutores (esta é também a chave para a existência de capacidade de distribuição ou capacidade de transmissão no circuito), pelo que existe este tipo de condutores mas não estanho condutor na camada de estanhagem. Quando um composto ou mistura é usado, sua resistividade pronta para uso ou a resistividade e sua impedância correspondente após a reação eletrolítica devido à oxidação e umidade no futuro são bastante altas (suficiente para afetar o nível ou a transmissão do sinal em circuitos digitais) e suas impedâncias características também são inconsistentes. Isso afetará o desempenho da placa de circuito e de toda a máquina.

Portanto, no que diz respeito ao atual fenômeno de produção social, o material e as propriedades do revestimento na parte inferior do PCB são os principais e mais diretos motivos que afetam a impedância característica de todo o PCB, mas também pelo fato de que tem o efeito de envelhecimento com o revestimento e eletrólise quando exposto à umidade. Variação, então o efeito preocupante de sua impedância torna-se mais insidioso e variável. As principais razões para sua ocultação são: em primeiro lugar, não pode ser visto a olho nu (incluindo suas mudanças) e, em segundo lugar, não pode ser medido constantemente porque tem variabilidade com o tempo e mudanças de umidade ambiental, por isso é sempre fácil de ser ignorado.