Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz
VLASTNOSTI PLOŠNÝCH SPOJÙ
kap. Desky plošných spojù Desky plošných spojù pro osazení souèástkami s fotocitlivou vrstvou tlouš ky pouhých 5µm. www.abetec.cz 52 Vít Záhlava: NÁVRH A KONSTRUKCE DESEK PLOŠNÝCH SPOJÙ A
V této kapitole budou uvedeny nìkteré dùležité vlastnosti plošných spojù, potøebné pro správný návrh layoutu. Jedná se pøedevším o odpor, kapacitu, indukènost a impedanci rùzných geometrických konfigurací vodièù a plošných spojù. Znalosti tìchto vlastností jsou vstupní podmínkou pro úvahy o nìkterých parazitních jevech na deskách plošných spojù a jejich eliminaci pøi návrhu (zpoždìní prùchodu signálu, odrazy na vedení, pøeslechy ). Veškeré vztahy uvedené v následujících kapitolách jsou èerpány z literatury [5], [6], [7], [8]. Vztahy jsou ve vìtšinì pøípadù zjednodušené, což pro potøeby tohoto textu postaèuje, nebo cílem je ukázat, na jakých parametrech tyto vlastnosti závisí a ne vypoèítat jejich pøesnou hodnotu. Pøesné výpoèty pøenechejme poèítaèovým simulaèním programùm. kap..1 Odpor Pro odpor vodièe platí základní vztah: O O 5 = ρ = ρ [ Ω] 6 W Z kde ρ je mìrný elektrický odpor [Ω.m], l je délka vodièe [m] a S jeho prùøez [m 2 ]. Symboly t a w odpovídají kótování z obr..1a. (.1) Obr..1 Znázornìní odporu a) vodièe, b) vodivé plochy Odpor vodivé plochy mezi dvìma vodièi o prùmìru 2.r [m] vzdálených od sebe d [m] je potom (obr..1b): ρ G 5 = OQ Ω π W U [ ] (.2) Mìrný elektrický odpor ρ je pro mìï ρ Cu = 17,8 10 9 Ω.m, pro cín ρ Sn = 170 10 9 Ω.m, pro støíbro ρ Ag = 16 10 9 Ω.m a pro zlato ρ Au = 2 10 9 Ω.m. Pøíklad: Odpor 10 cm dlouhého mìdìného spoje o šíøce w = 0,3 mm (. tøída pøesnosti) a tlouš ce t = 5 µm bude R = 0,132 Ω. Naproti tomu odpor vodivé plochy stejné tlouš ky mezi vodièi o vzdálenosti d=10 cm pøi prùmìru 2 r = 1 mm bude R = 0,580 mω. (Tlouš ka 5 µm pøedstavuje základní plátování 18 µm a zhruba 26 µm zesílení, zpùsobené semiaditivní technologií výroby DPS obr. 2.3 nebo tabulka 2.1.) A Kapitola Vlastnosti plošných spojù 53
kap. POZOR vypoètený odpor vodivé dráhy odpovídá mìdìnému spoji zakrytými nepájivou maskou. Je tøeba si uvìdomit, že budou-li spoje povrchovì upraveny pocínováním, vznikne na zhruba 50% prùøezu spoje slitina Cu-Sn, která bude mít vysoký mìrný odpor. Odpor vodivé dráhy pocínovaného spoje bude dvojnásobný oproti odporu mìdìného spoje pokrytého pouze nepájivou maskou!!!.1.1 Skin efekt Pøi vysokých kmitoètech bude proudová hustota blíže ke støedu vodièe klesat skin efekt. Definuje se hloubka vnikání δ, která pøedstavuje vzdálenost od povrchu vodièe, ve které klesne proudová hustota na hodnotu 1/e ( 37 %). Platí zjednodušený vztah: ρ δ = =. π µ µ I I U [ P] (.3) kde µ 0 je permeabilita vakua (1,26 10 6 = π 10 7 H/m), µ r je relativní permeabilita (pro FR i mìï je µ r = 1), ρ je mìrný elektrický odpor [Ωm] a f je frekvence [Hz]. Dosazením do vztahu (.3) dostaneme pro mìï K = 0,067. Pro mìdìný plošný spoj o tlouš ce 5 µm se tak skin efekt zaène projevovat od frekvence 9 MHz. Vztah (.1) je tedy pro páskový vodiè pøi vysokých kmitoètech a pro hodnoty 2 δ t nutné korigovat na: O 5 = ρ [ Ω] δ + ( Z W) (.) Pro odpor vodivé plochy mùžeme pøi vysokých kmitoètech použít zjednodušený vztah ρ G 5 = OQ [ Ω] π δ U Pøedpokladem opìt je, že tlouš ka vodivé plochy t je vìtší než dvojnásobek ekvivalentní hloubky vnikání δ. Opìt pøipomínám, že výsledný odpor mùže být zdvojnásoben pocínováním povrchu mìdi..2 Kapacita Kapacitu dvou deskových elektrod mùžeme vypoèítat ze vztahu: 6 & = ε εu ) K [ ] kde ε 0 je permitivita vakua (8,8 10 12 F/m), ε r je relativní permitivita (pro nosné jádro plošných spojù typu FR je ε r =,7), S je plocha desek [m 2 ] a h jejich vzdálenost [m]. Velmi dùležité je znát kapacitu rùzných geometrických konfigurací vodièù, plošných spojù a vodivých ploch (obr..2,.3 a.). (.5) (.6) 5 Vít Záhlava: NÁVRH A KONSTRUKCE DESEK PLOŠNÝCH SPOJÙ A