dovrei aprire una maschera per saldatura su una linea microstrip ad alta velocità in un PCB?

Strato superiore del PCB, linea microstrip 50 Ohm che trasmette impulsi rettangolari a 650 MHz / 1,3 Gbps (corretti: 1,3 GHz) .

Per mantenere una buona integrità del segnale, devo rimuovere l'inchiostro di una maschera per saldatura sopra la mia traccia?

Impulsi rettangolari da 1,3 GHz .... sono davvero dati digitali? Se lo è e la frequenza di clock è di 1,3 GHz, la frequenza effettiva del segnale è di 650 MHz e consiglierei che la frequenza di preoccupazione sia la terza armonica che è 1950 MHz. Con questo tipo di frequenza vorrei solo assicurarmi di tenere conto dell'effetto del soldermask nei tuoi calcoli di impedenza e lasciarlo.

Se in realtà hai impulsi rettangolari di dati analogici e la frequenza è di 1,3 GHz, proverei a preservare la quinta armonica di 6,5 GHz, che sta arrivando a una frequenza dove le cose contano davvero. In questo caso direi che forse microstrip non è la struttura migliore e prendere in considerazione la stripline. Se DEVI usare microstrip, fai una simulazione per la lunghezza della tua linea con e senza il soldermask (e con la geometria della linea regola la presenza o l'assenza del soldermask) e decidi con cosa vivere. Se non è possibile simulare, basare la presenza o l'assenza di soldermask sulla lunghezza della linea. Per le linee lunghe (maggiori di qualche pollice) prendi in considerazione la rimozione del soldermask (anche se potresti scoprire che il nichel in ENIG, se quello è il tuo rivestimento, è peggio di quanto sarebbe il soldermask). Per linee più corte il soldermask va bene.

Un paio di altre cose ... quanto dura questa microstriscia? meno di un pollice ... meno di diversi pollici ... più di 30 pollici? Ho schede con oltre 70 pollici di microstriscia con contenuto di frequenza di 15 GHz. Rimuovo il soldermask e faccio la stagnatura. Il nichel in ENIG (e, ovviamente, qualsiasi altra placcatura con una barriera al nichel) provoca una significativa perdita ad alta frequenza su queste lunghezze. Ho molti altri disegni a frequenze simili ma con lunghezze di linea inferiori a 3 pollici in cui il soldermask e persino la maschera su ENIG hanno un'integrità del segnale perfettamente buona (purché la geometria sia corretta per la presenza della maschera).

Sono meno di un anno in un progetto di PCB ad alta frequenza. Quindi di seguito non è la mia risposta, ma consiglia da tre diverse fonti.

Fonte 1. Un mio amico con un'esperienza a microonde più lunga della mia età

Opzione 1: fare un'apertura sopra la parte superiore della traccia, rivestirla con oro per immersione.

La mia nota: so che ENIG non è la scelta migliore per i segnali ad altissima velocità, quindi probabilmente ha rappresentato il valore della mia frequenza (prima armonica a 650 MHz).

Opzione 2: basta rimuovere la maschera di saldatura sopra la parte superiore della traccia ( chiamata microstriscia esposta ) permettendo il contatto diretto con l'aria.

Fonte 2. La mia fonderia PCB
Ho chiesto loro come fanno i loro clienti per le applicazioni a microonde.

Risposta: fare un'apertura standard della maschera di saldatura (larghezza della traccia più un'espansione della maschera di saldatura standard, ad esempio 0,1 um per lato). Ricopri come ricopri tutti gli altri cuscinetti di contatto.

Fonte 3. Internet
Dr. Eric Bogatin " Quando la precisione conta ", progettazione e produzione di circuiti stampati, maggio 2003:

Come cambierà Zo da un soldermask che ricopre la superficie superiore? Al secondo ordine, ci aspetteremmo che la capacità aumenti e l'impedenza diminuisca. Usando il SI6000 ( nota: un risolutore di campi ), troviamo Zo che diminuisce di circa 1 Ohm / mil di spessore del soldermask.

Hallmark Circuits, Inc. " Impedenza controllata dal punto di vista dei fabbricanti ", Rick Norfolk, p.8

Ricorda che il soldermask, in quasi tutti i casi, esisterà sulle tracce di impedenza nei disegni a microstriscia ... Lo spessore tipico di una maschera LPI sulle tracce è di 0,5 mil e il valore di impedenza è influenzato tipicamente solo da 2 ohm.

Il mio riassunto

Sono un po 'riluttante a usare una microstriscia esposta a causa dell'ossidazione del rame.

Quindi, crea un'apertura per maschera di saldatura della larghezza della traccia più un po 'di espansione, rivestila con ENIG (o con un'altra finitura superficiale se l'oro per immersione non è adatto alla tua frequenza). Ricalcola l'impedenza tenendo conto dello spessore totale del metallo. Ottieni il valore desiderato di Z0 (regola la larghezza della traccia se necessario).

PS1: Per riferimento, presso la mia fonderia, lo spessore di ENIG è di circa 4 um (4 um di nichel e 0,1 um di oro).

PS2: Come ho capito, il problema con l'inchiostro della maschera per saldatura è duplice: 1) non è conforme (geometria complessa, impedenza stimabile difficile, vedi foto qui ), 2) il suo spessore non è strettamente controllato rispetto alle finiture superficiali .

PS3: se la tua traccia si trova su uno strato esterno, considera lo spessore di galvanica in un calcolatore di impedenza (meglio contattare il tuo fab). Nel mio fab, se uso 0,5 once di rame (18 um), lo spessore di rame risultante è di 45 um (lucidatura di rame -3 um, placcatura +30 um di fori passanti).