Menjaga vs. Menghapus Non-Functional Pads di Via untuk PCB Kecepatan Tinggi: Dampak pada Integritas Sinyal

Sinyal kecepatan tinggi adalah topik hangat yang tidak dapat dihindari oleh industri komunikasi. Seiring dengan peningkatan jumlah informasi yang ditransmisikan dan kecepatan transmisi, sinyal kecepatan tinggi telah secara bertahap menjadi signifikan. PCB kecepatan tinggi adalah papan muatan sinyal kecepatan tinggi dan pemilihan material, teknologi manufaktur, dan desain routing semuanya mempengaruhi kualitas sinyal kecepatan tinggi. Non-Functional Pad, disingkat NFP, adalah metode teknologis untuk memproduksi PCB kecepatan tinggi sementara insertion loss adalah salah satu parameter paling penting yang menunjukkan kualitas sinyal. Apakah NFP harus dihapus atau dipertahankan telah menjadi topik diskusi yang tidak dapat dihindari antara insinyur dan produsen. Artikel ini menganalisis pengaruh NFP terhadap insertion loss sinyal kecepatan tinggi dari perspektif prosedur manufaktur dengan metode eksperimental, dan memandu Anda menuju jawaban apakah harus menghapus atau mempertahankan pad yang tidak digunakan.

Pengantar NFP

Non-functional pads adalah pad pada lapisan internal atau eksternal yang tidak terhubung dengan pola konduktif aktif pada lapisan tersebut. NFP tidak memiliki pengaruh pada transmisi sinyal listrik apa pun tetapi mampu memperkuat adhesi tembaga pada dinding lubang. NFP dapat ditampilkan dalam Gambar 1 di bawah ini.

Menambahkan NFP berarti menyediakan titik penempel logam sebelum tembaga PTH (Plated Through Hole), jadi banyak produsen cenderung menambahkan NFP untuk memastikan efek tembaga PTH yang lebih baik dalam proses manufaktur PCB multi-lapisan.

Desain Eksperimen

Dalam eksperimen ini, material CCL (Copper Clad Laminate) yang sama dipilih. Semua PCB mengandung 20 lapis di mana routing dilakukan pada lapis ketiga dan kedelapan belas. Insertion loss dapat dibandingkan antara menambahkan NFP (Skema 1) dan menghapus NFP (Skema 2) untuk memastikan apakah NFP mempengaruhi kualitas sinyal. Karena banyak elemen tidak pasti memang ada dalam proses manufaktur PCB, parameter kunci harus diperiksa selain insertion loss untuk memastikan tidak ada elemen pengaruh lain yang dicampurkan ke dalam manufaktur.

Pemeriksaan Elemen Pengaruh

• Pemeriksaan konsistensi impedansi

Dalam pengujian kehilangan sinyal, refleksi sinyal cenderung ditimbulkan karena impedansi yang tidak konsisten, yang pada akhirnya akan mempengaruhi hasil pengujian insertion loss. Akibatnya, keabsahan pengujian insertion loss secara langsung tergantung pada kualitas konsistensi impedansi. Pengujian impedansi karakteristik dilakukan masing-masing sesuai Skema 1 dan Skema 2 dan nilai impedansi karakteristik yang diperoleh diringkas dalam tabel di bawah ini.

Skema Uji	Lapisan Uji	Impedansi Karakteristik (Ohm)
Skema1	lapis ke-3	113.03
Skema2	lapis ke-3	112.71
Skema1	lapis ke-18	111.93
Skema2	lapis ke-18	114.07

Berdasarkan tabel di atas, terlihat bahwa perbedaan impedansi berada dalam 5% antara dua skema dengan kesimpulan bahwa pengaruh impedansi karakteristik pada pengujian kehilangan dapat diabaikan.

• Pemeriksaan elemen yang mempengaruhi insertion loss

Insertion loss terdiri dari kehilangan dielektrik dan kehilangan konduktor. Karena material yang sama dan grafis pencahayaan ringan digunakan dalam dua skema yang diperiksa dalam eksperimen ini, kehilangan dielektrik dan kehilangan konduktor hanya disebabkan oleh manufaktur PCB. Selanjutnya, kedua item akan dianalisis masing-masing untuk memastikan tidak ada pengaruh pada manufaktur PCB.

a. Pemeriksaan kehilangan dielektrik

Pengaplikasian lem perekat dalam tumpukan multi-lapisan akan menghasilkan resesi resin dan jumlah resesi resin yang berbeda menyebabkan perbedaan antara kehilangan dielektrik. Sehubungan dengan ketidakpastian resesi resin pada lem perekat, analisis x-section harus dilakukan setelah tumpukan untuk sepenuhnya menghilangkan pengaruh akibat perbedaan jumlah resesi resin.

Dengan analisis ini, dapat diringkas bahwa ketebalan inti lapisan atas dan lapisan bawah dari kedua skema masing-masing 139.8μm dan 135.2μm. Setelah tumpukan, ketebalan lem perekat masing-masing 257.4μm dan 251.9μm. Perbedaan ketebalan maksimal berada dalam 6μm, memenuhi persyaratan toleransi manufaktur dan insertion loss tidak akan terpengaruh karena kehilangan dielektrik.

b. Pemeriksaan kehilangan konduktor

Kehilangan konduktor, kemudian, berkaitan dengan panjang dan lebar garis, kekasaran permukaan, dan erosi samping selama proses manufaktur PCB dalam sirkuit uji. Dalam dua skema eksperimen ini, desain sirkuit sama dengan pengaruh panjang garis yang dihilangkan. Efek coklat, konsentrasi larutan perekat dan tekanan air semuanya berpengaruh pada kekasaran permukaan. Untuk menghindari elemen yang rumit ini, konsistensi sirkuit secara langsung dinilai dari hasil akhir.

Melalui eksperimen, lebar garis transmisi diukur masing-masing 168μm dan 166μm dengan penerapan Skema 1 dan Skema 2 dan tinggi garis transmisi 18.3μm dan 18.9μm. Kekasaran permukaan keduanya tetap pada 2.5μm. Semua data menunjukkan bahwa kehilangan konduktor pada dasarnya serupa dalam hal pembuatan garis transmisi sehingga pengaruh kehilangan konduktor pada insertion loss dapat dihilangkan.

Analisis Pengaruh NFP

Dimulai dari sumber terjadinya kehilangan dielektrik dan kehilangan konduktor, ditambah dengan prinsip terjadinya insertion loss, serangkaian pemeriksaan dilakukan dalam hal konsistensi manufaktur PCB untuk memastikan hanya satu variabel, yaitu NFP, yang terjadi dalam kedua skema. Menurut metode FD (Frequency Domain) dalam IPC-TM650-2.5.5.12, Skema 1 dan Skema 2 diuji dengan hasil yang ditampilkan dalam Gambar 2 di bawah ini.

Sebagai hasil dari satu variabel tunggal, NFP, pengaruh NFP terhadap insertion loss sinyal dapat diperkirakan. Skema 1 menghapus NFP sementara Skema 2 mempertahankan NFP. Terlihat dari gambar di atas bahwa baik lapis 03 atau lapis 18, hasil pengujian insertion loss pada Skema 1 semuanya lebih kecil dari pada Skema 2, yang menunjukkan bahwa menambahkan NFP akan memperkuat insertion loss sinyal.

Berdasarkan eksperimen ini, perbedaan insertion loss tetap sekitar 9% antara dua skema. Gambar 3 adalah penilaian dasar pada material terminal komunikasi terkenal.

Berdasarkan Gambar 3, terlihat bahwa perbedaan insertion loss yang sangat kecil memang terjadi di antara semua peringkat material. Jika insertion loss yang diperiksa dalam eksperimen ini hanya berada dalam kategori ambang batas, peringkat material akan menurun karena NFP, yang akan sangat mempengaruhi seluruh garis produksi dari produsen material hingga pengguna akhir.

Kesimpulan

Saat berbicara tentang PCB kecepatan tinggi, PCB multi-lapisan adalah tren perkembangan yang tidak dapat dihindari dan pembuatan via lubang adalah masalah pertama. NFP memberikan perbaikan besar pada tembaga PTH dalam proses pembuatan dinding lubang via PCB dan memainkan peran efektif dalam mencegah tembaga via jatuh serta menangani masalah kualitas seperti retakan dinding via. Dengan menghilangkan elemen pengaruh lain, variabel NFP dipertimbangkan dalam artikel ini dan pengaruh NFP terhadap insertion loss dianalisis sehingga mampu memberikan referensi bagi produsen material, produsen PCB, dan produsen terminal dalam hal desain PCB kecepatan tinggi.

Sumber Manfaat
• Pengantar Teknologi Via in pad (VIP)
• Tips Tata Letak Kecepatan Tinggi
• Teknik Routing PCB Kecepatan Tinggi untuk Mengurangi Pengaruh EMI
• Penelitian Desain PCB Kecepatan Tinggi dalam Sistem Aplikasi Tertanam
• Layanan Manufaktur PCB Fitur Penuh dari PCBCart - Pilihan Tambahan Nilai Banyak
• Layanan Assembly PCB Lanjutan dari PCBCart - Mulai dari 1 potong