Добрый день.

Подскажите пожалуйста, на что влияет толщина металлизации печатных плат в микрополосковой линии (надежность, теплоустойчивость и т.д.)?
По расчету в программах типа TXLINE на электрические свойства почти не влияет.

Точность изготовления будет хуже при более толстой металлизации.

Толщина металлизации печатных плат в микрополосковой линии существенно может влиять на парамтры линии на высоких частотах выше 2-3 Ггц. Причина физика процесса распространения эмв - скин эффект. Если микрополосковые линии на верхнем/нижнем слое платы, тогда при метализации в этих слоях наращивается медь. К примеру, если у вас выбрана фольга в 18 микрон в этих слоях, то наращивается еще ~20...30 микрон сверху. Но нарощенная медь имеет худшие электрические параметры в сравнении с катаной медной фольгой. По этой причине многие уводят во внутренние слои микрополоски.

Не понял зачем надо наращивать металлизацию поверх катаной фольги? Толщина скин слоя в меди на 3 ГГц порядка 1 мкм. А медь обычно покрывается иммерсионным золотом или ПОС-61.

Сообщение отредактировал Stefan1 - Dec 26 2017, 12:44

Почитайте про технологию метализации плат, можно и погуглить если умеете и знаете как. Металлизация top/bottom поверх катаной фольги делается из-за переходных сквозных, а как иначе? Вот верхний микронный слой и есть проблемный из-за своей поверхности. А медь покрывается маской вначале, под маской никто обычно не покрывает ENIGом, ПОСом. Это потом. И ENIG еще хуже для микрополоска, так как там на медь наращивают вначале никель, а затем десятые, сотые доли микрона Au.

Ток ведь течет в скин слое по внутренним поверхностям медной катаной фольги (со стороны диэлектрика). Какая разница, что там выше? То о чем вы говорите,мне кажется, имеет смысл делать надостаточно низких частотах. В моем случае используются частоты 0,8 - 3 ГГц.
А мой превоначальный вопрос как раз заключается в том, на что влияет толщина катаной медной фольги. На платах известных фирм (Rogers, Arlon), как правило, используется два варианта толщин данной фольги: 18 и 35 мкм.

Сообщение отредактировал Stefan1 - Dec 26 2017, 13:50

Вы определитесь вначале, а то сперва метализация, затем ... толщина катаной медной фольги. Да и ток течет в скин слое по всей поверхности а не только по внутренним поверхностям. Если выбор для микрополоска между толщиной фольги 18 или 35 мкм. То все считается неплохо на колькуляторе, например Si8000, Si9000.

Расчёт в симуляторе HFSS при увеличении толщины линии с 0.018 до 0.035 мм показывает уменьшение волнового сопротивления линии примерно на 0.1%(линия 50 Ом)

Сообщение отредактировал uve - Dec 26 2017, 14:58

Тут все просто. Первое, в микрополосковых линиях толщина меди 18 мкм или 35 мкм ни на что не влияет, ни на 50 Ом, ни на потери.
разница доли процента.

Но медь имеет свойство окисляться и чтобы защитить ее от окисления плату покрывают финишным покрытием. Несколько вариантов, оловом, иммерсионным серебром или иммерсионное золото. Без финишного покрытия платы не делают.

И здесь начинается интересное. До 2 ГГц в принципе все равно какое финишное покрытие. А вот после 2 Гц становится критично и чем выше частота тем сильнее влияние финишного покрытия. Олово и золото дают большие потери на высоких частотах. Олово потому что проводимость хуже чем у меди, а золото, потому что наносится на подслой никеля. ну то есть сначала 5 мкм никеля, а затем 0.1 мкм золото. А никель очень плохо для проводимости.

Это вам и пытались объяснить.

На самом деле до 3 ГГц можно не парится с толщиной и финишным покрытием платы.

Ах да, чем толще медь тем микрополосковая линия сильнее отличается от прямоугольника. Любой проводник из-за неравномерности протрава имеет трапецеидальный вид. На самом деле это все сказывается на высоких частотах (выше 4 ГГц) при расчетах фильтров. А при расчете 50 ОМ линия скажется слабо 0.1-1 % погрешности.

И кстати, ток в микрополосковой лини течет по всей поверхности. Это заблуждение, что весь ток течет по поверхности меди над диэлектриком. Поле, если посчитать в НFSS распространяется не только в диэлектрике, но и в воздухе над проводником.

Мое ИМХО тоже, чем толще микрополосок (35 мкм > 18 мкм), тем сильнее влияет подтрав краев микрополоска. При желании ЭТО надо учитывать.
Ну, и конечно, от тока который течет по проводнику. При этом надо брать не 1 толщину скин слоя, а 3...4 толщины!


Здесь можно поспорить!
Основная концентрация поля между "землёй" и нижней стороной микрополоска. Там и тока течет больше. Верхняя сторона микрополоска будет влиять только на потери. А т.к. там ток гораздо меньше, то и потери будут меньше (можно не учитывать).
Только у меня остается вопрос, "нафиг" покрывать микрополосок серебром-золотом, если ток течет по внутренней стороне микрополоска?
Только для красоты!

Варианты: для Заказчика; чтобы потом паять что-то сверху было легче через N-лет; ......

А реально, можно в НFSS и т.д. "поиграться" с разными покрытиями и посмотреть.
Все Калькуляторы считают по эмпирическим формулам, которые экспериментально были выведены в прошлом веке. Думаю, что с покрытием там сильно не заморачивались. Покрытие брали которое теоретически считали лучшим.

Вопрос только в том, теоретически лучшее для чего) Для паяемости, для техпроцесса нанесения, для свч? Факторов куча...

Думаю таки заблуждаетесь. На нижней стороне микрополоска тока не течет больше. С чего бы? Из-за концентрации силовых линий эм поля, нет. Если считать как вы, то получается, что по нижней стороне микрополоска, там где эпсилон под ~4, скорость распростанения должна быть ниже почти в два раза, чем на поверхности. Чего не наблюдаем. Диэлектрик вытакливает протекание тока на границу раздела, там где эпсилон минимальный. Как думаете (если не знаете, загуглите для ликбеза) почему требуют соблюдать жоще правила 3W на топ/боттоме для микрополосков, чем на внутренних слоях платы? Да и просто поиграйтесь с калькуляторами Si8000, Si9000 увидите разницу для микрополоска для внутренних слоёв, внешних слоёв. Там в расчете два эпсилона для внешнего слоя, для внутренних один.

Если провести моделирование полоска в HFSS и вывести картину магнитуды поверхностных токов. То видно что на внутренней стороне полоска величина магнитуды примерно на порядок больше, чем на внешней стороне полоска. На внешней стороне токи сосредоточены только на краях линии.

HFSS, CST, MWO и в других моделировщиках можно "накрутить" все что захочется против физики. Поясните на каком микрополоске и как делали настройку скин эффекта, на каких частотах, с каким мешем, каким солвером считали и тд. Да и выложите посмотреть сам файл, то что моделировали.

Вот, это и наблюдаем. Укорочение длины волны в соответствии с эффективной диэлектрической проницаемостью (но не в 4,3 раза).
И, я всегда считал, что диэлектрик не "выталкивает", а "втягивает". А, то бы у меня микроволновка на кухне не работала бы как надо. :-)

А, "Там в расчете два эпсилона для внешнего слоя, для внутренних один."
Потому что, внутри полосковая линия - в расчете эпсилон диэлектрика =4, а на внешних сторонах уже микрополосковая линия - два диэлектрика =1 и =4.

Сообщение отредактировал Redcrusader - Dec 28 2017, 01:29