Tôi có nên mở mặt nạ hàn qua đường microstrip tốc độ cao trong PCB không?

Lớp trên cùng của PCB, dòng microstrip 50 Ohm truyền xung hình chữ nhật 650 MHz / 1,3 Gbps (đã sửa: 1,3 GHz) .

Để giữ tính toàn vẹn tín hiệu tốt, tôi có nên loại bỏ mực mặt nạ hàn trên đầu dấu vết của mình không?

Xung hình chữ nhật 1.3GHz .... đây có thực sự là dữ liệu số? Nếu có và tần số xung nhịp là 1,3 GHz thì tần số thực của tín hiệu là 650 MHz và tôi khuyên bạn nên tần số quan tâm là sóng hài thứ 3 là 1950 MHz. Ở loại tần số này, tôi sẽ chỉ đảm bảo rằng bạn tính đến tác động của sellermask trong các tính toán trở kháng của bạn và để lại nó.

Nếu bạn thực sự có các xung dữ liệu tương tự hình chữ nhật và tần số là 1,3 GHz thì tôi sẽ cố gắng duy trì sóng hài thứ 5 là 6,5 GHz, đó là tần số mà mọi thứ thực sự quan trọng. Trong trường hợp này, tôi có thể nói có lẽ microstrip không phải là cấu trúc tốt nhất và xem xét thoát y. Nếu bạn phải sử dụng microstrip thì hãy thực hiện một số mô phỏng cho độ dài của dòng có và không có sellermask (và với hình dạng đường điều chỉnh cho sự hiện diện hay vắng mặt của sellermask) và quyết định bạn có thể sống với cái gì. Nếu bạn không thể mô phỏng thì hãy căn cứ vào sự hiện diện hay vắng mặt của sellermask trên chiều dài dòng. Đối với các dòng dài (lớn hơn một vài inch), hãy xem xét loại bỏ sellermask (mặc dù bạn có thể thấy rằng niken trong ENIG, nếu đó là lớp mạ của bạn, sẽ tệ hơn so với sellermask). Đối với các dòng ngắn hơn sellermask là tốt.

Một vài điều khác ... microstrip này dài bao nhiêu? nhỏ hơn một inch ... ít hơn vài inch ... hơn 30 inch? Tôi có các bảng với hơn 70 inch microstrip với nội dung tần số 15GHz. Tôi loại bỏ sellermask, và làm mạ thiếc. Niken trong ENIG (và, rõ ràng, bất kỳ lớp mạ nào khác có hàng rào niken) gây ra sự mất tần số cao đáng kể trong các chiều dài này. Tôi có rất nhiều thiết kế khác ở tần số tương tự nhưng với độ dài dòng nhỏ hơn 3 inch trong đó sellermask và thậm chí mặt nạ trên ENIG có tính toàn vẹn tín hiệu hoàn toàn tốt (miễn là hình học là chính xác cho sự hiện diện của mặt nạ).

Tôi chưa đầy một năm trong một thiết kế PCB tần số cao. Vì vậy, dưới đây không phải là câu trả lời của tôi nhưng tư vấn từ ba nguồn khác nhau.

Nguồn 1. Một người bạn của tôi có trải nghiệm lò vi sóng lâu hơn so với tuổi của tôi

Tùy chọn 1: tạo một lỗ mở trên đỉnh của dấu vết, phủ nó bằng vàng ngâm.

Lưu ý của tôi: Tôi biết ENIG không phải là lựa chọn tốt nhất cho tín hiệu tốc độ cực cao, vì vậy có lẽ anh ta chiếm giá trị tần số của tôi (sóng hài đầu tiên 650 MHz).

Tùy chọn 2: chỉ cần tháo mặt nạ hàn qua đầu dấu vết ( được gọi là microstrip tiếp xúc ) cho phép tiếp xúc trực tiếp với không khí.

Nguồn 2. Xưởng đúc PCB của
tôi Tôi đã hỏi họ khách hàng của họ thường làm thế nào cho các ứng dụng vi sóng.

Trả lời: thực hiện mở mặt nạ hàn tiêu chuẩn (chiều rộng dấu vết cộng với một số mở rộng mặt nạ hàn tiêu chuẩn, giả sử 0,1 um mỗi bên). Phủ nó khi bạn phủ tất cả các miếng tiếp xúc khác.

Nguồn 3. Internet
Tiến sĩ Eric Bogatin " Khi tính chính xác ", Thiết kế và sản xuất mạch in, tháng 5 năm 2003:

Zo sẽ thay đổi như thế nào từ một lớp bán được phủ lên bề mặt trên cùng? Để thứ hai, chúng tôi hy vọng điện dung sẽ tăng và trở kháng giảm. Sử dụng SI6000 ( lưu ý: một bộ giải trường ), chúng tôi thấy Zo giảm khoảng 1 Ohm / triệu độ dày bán được.

Hallmark Circuits, Inc. " Trở kháng được kiểm soát từ chế độ xem chế tạo ", Rick Norfolk, tr.8

Hãy nhớ rằng, trong hầu hết các trường hợp, sellermask sẽ tồn tại trên các dấu vết trở kháng trên thiết kế microstrip ... Độ dày thông thường của mặt nạ LPI so với dấu vết là 0,5 triệu và giá trị trở kháng chỉ bị ảnh hưởng bởi 2 ohms.

Bản tóm tắt của tôi

Tôi hơi miễn cưỡng khi sử dụng một microstrip tiếp xúc do quá trình oxy hóa đồng.

Vì vậy, hãy tạo mặt nạ hàn mở theo chiều rộng dấu vết cộng với một số mở rộng, phủ nó bằng ENIG (hoặc với bề mặt hoàn thiện khác nếu vàng ngâm không phù hợp với tần số của bạn). Tính toán trở kháng kế toán cho tổng chiều dày kim loại. Nhận giá trị mong muốn của Z0 (điều chỉnh độ rộng theo dõi nếu cần).

PS1: Để tham khảo, tại xưởng đúc của tôi, độ dày của ENIG là khoảng 4 um (4 um niken và vàng 0,1 um).

PS2: Theo tôi hiểu, vấn đề với mực mặt nạ hàn là hai lần: 1) nó không tuân thủ (hình học phức tạp, khó ước tính trở kháng, xem hình ảnh ở đây ), 2) độ dày của nó không được kiểm soát chặt chẽ so với bề mặt hoàn thiện .

PS3: nếu dấu vết của bạn nằm trên lớp bên ngoài, hãy tính đến độ dày mạ điện trong máy tính trở kháng (tốt nhất là liên hệ với fab của bạn). Trong fab của tôi, nếu tôi sử dụng 0,5 oz đồng (18 um), độ dày đồng thu được là 45 um (-3 um đánh bóng đồng, +30 um mạ điện qua các lỗ).