1, Qu'est-ce qu'une carte d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 oz d'épaisseur
La signification de « 1 oz d’épaisseur de cuivre » : « oz » est l’abréviation anglaise d’once. Dans le domaine des circuits imprimés, une épaisseur de cuivre de 1 once fait référence au poids de la feuille de cuivre, soit 1 once par pied carré de surface. Par conversion, on peut voir que l'épaisseur de 1 once de cuivre est d'environ 0,035 mm. Cette épaisseur de feuille de cuivre garantit non seulement une bonne conductivité, mais possède également une certaine résistance mécanique et capacité de charge de courant, ce qui en fait une spécification d'épaisseur de cuivre couramment utilisée dans la conception de circuits imprimés. Dans un circuit, une couche de cuivre plus épaisse peut réduire la résistance des fils et minimiser la perte de puissance lors de la transmission du courant, tout comme une large autoroute permet aux véhicules de circuler plus facilement, réduisant ainsi les embouteillages et la consommation d'énergie. Par exemple, dans certaines parties du circuit de puissance qui nécessitent une capacité de transport de courant élevée, des lignes en cuivre de 1 once d'épaisseur peuvent mieux répondre aux besoins de transmission de courants élevés, évitant ainsi la surchauffe ou même la brûlure des lignes en raison d'un courant excessif.
Analyse de la structure « 4 couches » : Une carte d'impédance à 4 couches comporte quatre couches conductrices, comprenant généralement une couche supérieure, une couche inférieure, une couche de puissance et une couche de masse. Les couches supérieure et inférieure sont principalement utilisées pour disposer les composants et le montage en surface, servant de « fenêtres » pour connecter les appareils électroniques au monde extérieur. Divers composants électroniques tels que des puces, des résistances, des condensateurs, etc. sont soudés sur ces deux couches. La couche d'alimentation est chargée de fournir une alimentation électrique stable pour l'ensemble du système de circuits, tout comme le réseau d'alimentation électrique d'une ville, garantissant que toutes les zones disposent de suffisamment d'électricité. La couche géologique sert de bouclier et de potentiel de référence, comme une terre solide, fournissant une référence stable pour les signaux dans le circuit, réduisant les interférences électromagnétiques et assurant la stabilité de la transmission du signal. Ces quatre étages sont connectés électriquement via des vias, qui ressemblent à des ascenseurs reliant différents étages, permettant aux signaux et aux courants de circuler librement entre chaque étage, créant ainsi un système de circuit complet.
L'importance clé de "l'impédance" : l'impédance fait référence à l'effet obstructif d'un circuit sur les signaux CA, et l'adaptation d'impédance est cruciale pour la transmission des signaux haute fréquence-. Dans une carte d'impédance à 4 couches, des valeurs d'impédance spécifiques telles que 50 Ω et 75 Ω sont obtenues en contrôlant avec précision des paramètres tels que la largeur du circuit, l'épaisseur du cuivre, l'épaisseur de la couche diélectrique et la constante diélectrique. Lorsque l'impédance de sortie de la source de signal correspond à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission et à l'impédance de charge, le signal peut se propager sur la ligne de transmission sans réflexion, garantissant ainsi l'intégrité du signal et évitant des problèmes tels que la distorsion et l'atténuation du signal. C’est comme si le son se propageait à travers des tuyaux constitués de différents matériaux. Si la taille et le matériau des tuyaux ne conviennent pas, le son produira des échos et une atténuation, tandis que des tuyaux appropriés (c'est-à-dire des lignes de transmission à impédance adaptée) peuvent permettre au son de se propager clairement et sans dommage jusqu'à sa destination.
2, points clés du processus de fabrication
Sélection des matériaux :
Substrat : FR-4 est généralement utilisé comme matériau de substrat. Le FR-4 présente de bonnes performances d'isolation électrique, de bonnes propriétés mécaniques et une bonne stabilité dimensionnelle, et peut résister à certains changements de température, ce qui le rend adapté à l'environnement de travail de la plupart des appareils électroniques. Dans les scénarios d'application haute fréquence, des matériaux spéciaux à faible constante diélectrique et à faible perte diélectrique, tels que les matériaux Rogers, sont également utilisés pour réduire davantage la perte de transmission du signal et améliorer la précision du contrôle d'impédance.
Feuille de cuivre : Pour l'exigence d'une épaisseur de cuivre de 1 once, une épaisseur appropriée de feuille de cuivre est généralement sélectionnée pour le laminage pendant le processus de production. Par exemple, il est possible d'utiliser d'abord une feuille de cuivre de 1/3 oz ou 1/2 oz, puis d'augmenter l'épaisseur de la couche de cuivre grâce à des processus de galvanoplastie ultérieurs pour atteindre la norme finale d'épaisseur de cuivre de 1 oz. Cela peut garantir un contrôle précis de la largeur du fil pendant le processus de gravure, tout en répondant également aux exigences d'épaisseur de surface du cuivre, garantissant ainsi la conductivité et la fiabilité du circuit.
Processus de production en ligne :
Formation de circuits de haute précision : afin de répondre aux exigences de haute-précision du contrôle d'impédance, une technologie avancée d'imagerie directe laser est adoptée. Cette technologie permet de produire des lignes extrêmement fines, avec une précision de largeur de ligne contrôlée à ± 0,01 mm et une rugosité des bords de ligne inférieure à 1 µm. En prenant comme exemple la production d'un circuit d'impédance caractéristique de 50 Ω, en contrôlant avec précision des paramètres tels que la largeur du circuit, l'espacement et la distance par rapport à la couche de référence, la précision de l'impédance est garantie d'être contrôlée à ± 5 %, ce qui réduit considérablement les transitoires d'impédance pendant la transmission du signal, abaissant la réflexion du signal et le rapport d'onde stationnaire, et garantissant une transmission efficace du signal.
Usinage de micro vias : dans les cartes à 4 couches, un grand nombre de trous vias doivent être usinés pour réaliser des connexions de signaux entre les couches. Pour les plaques d'impédance à 4 couches de cuivre d'une once d'épaisseur, la technologie de perçage laser est souvent utilisée pour créer des micro vias. Le diamètre de ces vias est généralement inférieur à 0,1 mm, avec des parois lisses et sans bavures, réduisant efficacement la perte de réflexion des signaux au niveau du via. La galvanoplastie traversante adopte un processus de placage de cuivre hautement dispersé pour garantir une épaisseur uniforme de la couche de cuivre sur la paroi du trou, avec un écart contrôlé inférieur ou égal à 10 %, garantissant ainsi une bonne conductivité et une bonne résistance mécanique de la connexion intercouche et évitant l'interruption de la transmission du signal causée par une défaillance via.
Processus de traitement de surface :
Les méthodes courantes de traitement de surface telles que le placage autocatalytique au nickel et à l'or sont largement utilisées dans des domaines clés tels que les interfaces RF et les plots de dispositifs sur les PCB à ondes millimétriques. Pour une carte d'impédance à 4 couches de cuivre d'une once d'épaisseur, l'épaisseur de la couche d'or est généralement contrôlée pour être supérieure à 0,1 µm et l'épaisseur de la couche de nickel est supérieure à 5 µm. Cette méthode de traitement garantit non seulement la fiabilité des joints de soudure, mais réduit également efficacement la résistance de contact à l'interface, minimisant la transition d'impédance entre le connecteur RF et le joint de soudure du circuit imprimé, garantissant que la perte de réflexion du signal à l'interface est inférieure à -20 dB et améliorant la stabilité de la transmission du signal.
3, avantages en termes de performances
Bonnes performances électriques : l'épaisseur de cuivre de 1 oz réduit la résistance du circuit, réduisant ainsi efficacement la perte de puissance lors de la transmission du signal et améliorant l'efficacité du circuit. Par exemple, dans la ligne de transmission du signal des équipements de communication, les lignes à faible résistance peuvent réduire l'atténuation du signal et garantir que le signal peut conserver une force et une qualité suffisantes après une transmission sur une longue -distance. Dans le même temps, la structure à 4 couches, combinée à un contrôle précis de l'impédance, fournit un canal de transmission stable pour les signaux haute-fréquence, réduisant ainsi la réflexion et les interférences du signal. Dans le module de traitement du signal des stations de base de communication 5G, il peut garantir la transmission précise de signaux à ondes millimétriques à haute -fréquence, répondant ainsi aux exigences des réseaux 5G en matière de transmission de données à haute-vitesse et haute-capacité.
Fortes propriétés mécaniques : la combinaison du substrat FR-4 et de l'épaisseur de cuivre de 1 once confère au circuit imprimé une certaine résistance mécanique, qui peut résister à un certain degré d'impact externe et de vibration. Dans le domaine de l’électronique automobile, les véhicules sont confrontés à diverses bosses et vibrations pendant la conduite. Une carte d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 once d'épaisseur peut être utilisée dans les appareils électroniques tels que les unités de commande de moteur et dans les systèmes de divertissement automobile pour garantir un fonctionnement stable dans des environnements mécaniques complexes et réduire les pannes de circuit causées par les contraintes mécaniques.
Excellentes performances de dissipation thermique : pendant le fonctionnement des appareils électroniques, les composants génèrent de la chaleur et de bonnes performances de dissipation thermique sont la clé pour garantir un fonctionnement stable de l'appareil. Un fil de cuivre de 1 once d'épaisseur peut servir de canal de dissipation thermique efficace, dissipant rapidement la chaleur. Dans le même temps, la conception structurelle de la carte à 4 couches peut raisonnablement organiser le chemin de dissipation thermique, par exemple en augmentant la zone de dissipation thermique en plaçant de grandes zones de peau de cuivre dans la couche d'alimentation et la couche de masse, et en coopérant avec des dispositifs de dissipation thermique externes pour dissiper en temps opportun la chaleur générée par les dispositifs d'alimentation, garantissant que la température de l'équipement reste dans une plage raisonnable sous un fonctionnement à charge élevée à long terme - et prolongeant la durée de vie de l'équipement.
4, champs d'application
Dans le domaine de la communication, il est largement utilisé dans les équipements de communication tels que les stations de base 5G, les routeurs et les commutateurs. Le module émetteur-récepteur de signaux des stations de base 5G doit traiter des signaux à haute -fréquence et à haute-vitesse. Une carte d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 once d'épaisseur peut répondre à ses exigences strictes en matière d'intégrité et de stabilité du signal, garantissant une transmission de données rapide et précise entre les stations de base et les terminaux. Les routeurs et les commutateurs utilisés dans les réseaux domestiques et d'entreprise s'appuient également sur cette carte PCB pour assurer un transfert de données et un traitement du signal efficaces, offrant ainsi aux utilisateurs des connexions réseau stables et à haut débit.
Dans le domaine de l'informatique, la carte mère de l'ordinateur, en tant que composant principal du système informatique, utilise une carte d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 once d'épaisseur pour fournir une alimentation stable et des canaux de transmission de données à haute vitesse-pour les composants hautes-performances tels que le processeur, la mémoire et la carte graphique. Dans les cartes mères de serveur, ce type de carte PCB est particulièrement nécessaire pour prendre en charge le travail collaboratif entre les processeurs multi-cœurs, de grandes quantités de mémoire et les périphériques de stockage à haute vitesse-, répondre aux besoins des centres de données en matière de traitement et de stockage de données à grande échelle- et garantir le fonctionnement efficace des serveurs.
Dans le domaine de l'électronique automobile : Avec le développement des véhicules intelligents et électriques, les systèmes électroniques automobiles deviennent de plus en plus complexes. La plaque d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 once d'épaisseur joue un rôle important dans le système de conduite automobile, le système de divertissement d'information du véhicule, le système de gestion de batterie, etc. Dans le système de conduite automatique, il est nécessaire de traiter rapidement une grande quantité de données provenant de divers capteurs. Ce circuit imprimé peut garantir la rapidité et l'exactitude de la transmission des données et garantir la conduite sûre des véhicules. Dans le système d'infodivertissement embarqué, il est responsable de la transmission stable des signaux multimédias tels que l'audio et la vidéo, améliorant ainsi l'expérience de conduite de l'utilisateur.
Dans le domaine des équipements médicaux, les appareils médicaux-haut de gamme tels que l'imagerie par résonance magnétique et la tomodensitométrie nécessitent des performances et une fiabilité extrêmement élevées des appareils électroniques. La carte d'impédance à 4 couches de cuivre de 1 once d'épaisseur, avec ses excellentes performances électriques et sa stabilité, peut répondre aux exigences de traitement et de transmission du signal de haute -précision des équipements médicaux. Par exemple, dans les équipements d’IRM, il est utilisé pour contrôler et transmettre des signaux RF, garantissant ainsi la clarté et la précision de l’imagerie et fournissant des preuves de diagnostic fiables aux médecins.