Rugosidad de la superficie del núcleo de cobre en las capas
La estabilidad térmica (y , por ende, la fiabilidad ) de una estructura de PCB se refieren a la resistencia mecánica de la unión entre las capas dieléctricas y de cobre . Para proporcionar una buena adherencia entre el cobre y el material dieléctrico en capas de materiales básicos PCB proveedores de control de la rugosidad de las capas de cobre asociados (por lo general mediante un tratamiento químico ) . Dado que la rugosidad es una cantidad aleatoria es comúnmente expresa en términos de la raíz media cuadrática (RMS ) de altura h de los desniveles de la superficie.
La rugosidad de la superficie de las capas de cobre no tendrá ningún efecto sobre las actuales como en las bajas frecuencias , en las frecuencias bajas , la profundidad de penetración actual se exceda del valor de h. A altas frecuencias , sin embargo ( es decir , en la región GHz ), el efecto superficial ( ver más abajo) será significativo ya que, a altas frecuencias , las corrientes más actuales en el exterior del conductor (en una muy estrecha piel en el conductor - de ahí el nombre ) .
El efecto de la piel
Efecto superficial se refiere al fenómeno por el cual los campos electromagnéticos ( y, por tanto , la corriente ) la descomposición rápidamente con la profundidad dentro de un conductor .
El diagrama anterior representa gráficamente la amplitud del campo magnético en contra de profundidad (z) En un director de orquesta y muestra la variación de la amplitud del campo magnético Hy en el zDirección donde H0es la amplitud en la superficie del conductor . Como consecuencia de la Ley de Ampere , en un conductor , una corriente de conducción está asociado con Hy. Esta corriente será perpendicular a Hy. Así pues, existe una corriente de conducción de la densidad Jx , (Donde J0 es la densidad de corriente en la superficie) , cuya amplitud variará en la misma forma que para Hy. La distancia d es el valor de z en la que |Jx | = J0 / e. Este es también el mismo valor en que el área rectangular dJ0 en el esquema es igual al área bajo la curva exponencial. d se conoce como la profundidad de la piel .
Efectos de superficie de rugosidad
A frecuencias muy altas ( donde la profundidad d la piel es menor que h, es decir, incluso más pequeña que la rugosidad de la superficie del conductor ) sigue vigente el contorno de la superficie del cobre, aumentar efectivamente la distancia a la que debe fluir en curso y por lo tanto la resistencia del cobre. Los tratamientos químicos producen alturas rugosidad de varias micras son típicos con FR -4 dieléctricos que resulta en la atenuación de la señal en las frecuencias altas . variaciones Factor de atenuación con la frecuencia de los valores de rugosidad diferente ( en micras) se muestran como se muestra en el gráfico siguiente. Del diagrama se puede observar que a medida que aumenta la rugosidad de la superficie se produce la atenuación en frecuencias más bajas , con valores de atenuación baja rugosidad es insignificante por debajo de 1 GHz , a mayores valores de atenuación puede comenzar en las frecuencias de unos pocos cientos de MHz.
Conductor pérdidas en un PCB
Las pérdidas que deben ser considerados por el diseñador de PCB / fabricante puede resumirse como director y las pérdidas dieléctricas. las pérdidas del conductor incluyen DC , el efecto de la piel y pérdidas de rugosidad de la superficie y el diseñador tendrá que equilibrar el comercio de arrastre asociado con la rugosidad y la pérdida del conductor de aluminio con el requisito de embalaje robusto - el reto es optimizar la pérdida del conductor al tiempo que garantiza una buena dieléctrico / lámina adherencia. Los diseñadores y los fabricantes tendrán que discutir con el proveedor de los tratamientos superficiales de PCB y materiales disponibles dieléctrico.
Graficando pérdida debido a la rugosidad superficial con el Si9000
Las versiones 9.10 y anteriores Si9000 permiten al usuario , opcionalmente, para incluir el valor RMS de la rugosidad superficial en la frecuencia de cálculos dependientes y de éxitos a lo largo de pérdidas en el dieléctrico con pérdidas del conductor y los valores de atenuación, que incluyen la compensación por la rugosidad superficial.
Los valores de rugosidad de la superficie (que puede adquirirse en consulta con el fabricante de la placa ) se especifican en las unidades seleccionadas actualmente .
Los valores típicos de la rugosidad RMS podría ser igual a 0,8 micras (0,03 milésimas de pulgada) de línea TEM con placas , 1.6μm (0,06 mils ) para microstrip superficie. El Si9000 asume las pérdidas en ambos lados de una traza de cobre.
El gráfico anterior Si9000 cartas todas las pérdidas , las pérdidas dieléctricas y el aumento significativo de la pérdida total debido a la rugosidad de la superficie , permite al proveedor de materiales para aislar las contribuciones de los diferentes mecanismos de pérdida . Para el diseñador y proveedor, el Si9000 grabará los datos , de garantizar la consistencia del producto y en el desarrollo de comportamiento del material mejorado.
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