Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekijöiden määrittäminen: Lisensiaatintyö

Translated title of the contribution: Determination of factors affecting characteristic impedance of printed circuit board: Licenciate thesis

Tuomo Jaakola

Research output: ThesisLicenciate

Abstract

Työssä tutkittiin FR-4 -monikerrospiirilevylle valmistettujen mikroliuska- ja liuskasiirtolinjojen ominaisimpedanssin arvon riippuvuutta valmistushajonnoista, lämpötilasta ja kosteudesta. Lisäksi tutkittiin kehitetyn mittausmenetelmän soveltuvuutta piirilevysiirtolinjojen karakterisointiin. Ominaisimpedanssi mitattiin vektoripiirianalysaattorilla, jonka antama taajuusalueen mittaustieto muunnettiin tietokoneen avulla Fourier-muunnosta hyväksikäyttäen aika-alueen mittaustiedoksi. Ohjelma simuloi TDR (Time Domain Reflectometry) -mittausmenetelmää. Muutosohjelman oikeellisuus tarkistettiin vertailumittauksin. Mittausmenetelmän toistettavuuden epätarkkuudeksi saatiin 0.1 . Ominaisimpedanssin muutokseksi lämpötilavälillä +20°C - +120°C mitattiin mikroliuskajohdolle -3 % ja liuskajohdolle -3.2 %. Kosteuden aiheuttama ominaisimpedanssin kokonaismuutos mikroliuskajohdolla oli -1.5…-4 % riippuen käytetystä kostutuskäsittelystä, esikovetemateriaalista ja laminointipaineesta. Kahden yhtenäisen maatason välissä olevan liuskajohdon impedanssin kosteusriippuvuudelle havaittava muutos voitiin todeta vasta n. 1700 h jälkeen lähellä levyn reunaa olevassa johdossa. Mikroliuskajohdon ominaisimpedanssin valmistushajonnat olivat suuremmat kuin liuskajohdolla. Laminointipaineen suurentaminen pienensi impedanssia, kasvatti eristevakiota ja lisäsi arvojen hajontaa. Mikroliuskajohdon päällystäminen juotteenestopinnoitteella kasvatti ominaisimpedanssin arvoa 3.4 %, ja samalla arvojen hajonta suureni. Siirtojohtojen kosteusherkkyyttä juotteenestopinnoite lisäsi selvästi.
Original languageFinnish
QualificationLicentiate Degree
Awarding Institution
  • University of Oulu
Place of PublicationOulu
Publisher
Publication statusPublished - 2002
MoE publication typeG3 Licentiate thesis

Fingerprint

Electric Impedance

Keywords

  • Piirilevy
  • liuska- ja mikroliuskajohto
  • valmistushajonnat
  • kosteus
  • lämpötila
  • printed circuit board
  • stripline
  • microstripline
  • manufacturing parameters
  • moisture
  • temperature

Cite this

@phdthesis{292e7959e5444717b6c2883b5bf1e21d,
title = "Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekij{\"o}iden m{\"a}{\"a}ritt{\"a}minen: Lisensiaatinty{\"o}",
abstract = "Ty{\"o}ss{\"a} tutkittiin FR-4 -monikerrospiirilevylle valmistettujen mikroliuska- ja liuskasiirtolinjojen ominaisimpedanssin arvon riippuvuutta valmistushajonnoista, l{\"a}mp{\"o}tilasta ja kosteudesta. Lis{\"a}ksi tutkittiin kehitetyn mittausmenetelm{\"a}n soveltuvuutta piirilevysiirtolinjojen karakterisointiin. Ominaisimpedanssi mitattiin vektoripiirianalysaattorilla, jonka antama taajuusalueen mittaustieto muunnettiin tietokoneen avulla Fourier-muunnosta hyv{\"a}ksik{\"a}ytt{\"a}en aika-alueen mittaustiedoksi. Ohjelma simuloi TDR (Time Domain Reflectometry) -mittausmenetelm{\"a}{\"a}. Muutosohjelman oikeellisuus tarkistettiin vertailumittauksin. Mittausmenetelm{\"a}n toistettavuuden ep{\"a}tarkkuudeksi saatiin 0.1 . Ominaisimpedanssin muutokseksi l{\"a}mp{\"o}tilav{\"a}lill{\"a} +20°C - +120°C mitattiin mikroliuskajohdolle -3 {\%} ja liuskajohdolle -3.2 {\%}. Kosteuden aiheuttama ominaisimpedanssin kokonaismuutos mikroliuskajohdolla oli -1.5…-4 {\%} riippuen k{\"a}ytetyst{\"a} kostutusk{\"a}sittelyst{\"a}, esikovetemateriaalista ja laminointipaineesta. Kahden yhten{\"a}isen maatason v{\"a}liss{\"a} olevan liuskajohdon impedanssin kosteusriippuvuudelle havaittava muutos voitiin todeta vasta n. 1700 h j{\"a}lkeen l{\"a}hell{\"a} levyn reunaa olevassa johdossa. Mikroliuskajohdon ominaisimpedanssin valmistushajonnat olivat suuremmat kuin liuskajohdolla. Laminointipaineen suurentaminen pienensi impedanssia, kasvatti eristevakiota ja lis{\"a}si arvojen hajontaa. Mikroliuskajohdon p{\"a}{\"a}llyst{\"a}minen juotteenestopinnoitteella kasvatti ominaisimpedanssin arvoa 3.4 {\%}, ja samalla arvojen hajonta suureni. Siirtojohtojen kosteusherkkyytt{\"a} juotteenestopinnoite lis{\"a}si selv{\"a}sti.",
keywords = "Piirilevy, liuska- ja mikroliuskajohto, valmistushajonnat, kosteus, l{\"a}mp{\"o}tila, printed circuit board, stripline, microstripline, manufacturing parameters, moisture, temperature",
author = "Tuomo Jaakola",
note = "ELE Oulun yliopisto, S{\"a}hk{\"o}tekniikan osasto",
year = "2002",
language = "Finnish",
publisher = "University of Oulu",
address = "Finland",
school = "University of Oulu",

}

Jaakola, T 2002, 'Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekijöiden määrittäminen: Lisensiaatintyö', Licentiate Degree, University of Oulu, Oulu.

Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekijöiden määrittäminen : Lisensiaatintyö. / Jaakola, Tuomo.

Oulu : University of Oulu, 2002. 65 p.

Research output: ThesisLicenciate

TY - THES

T1 - Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekijöiden määrittäminen

T2 - Lisensiaatintyö

AU - Jaakola, Tuomo

N1 - ELE Oulun yliopisto, Sähkötekniikan osasto

PY - 2002

Y1 - 2002

N2 - Työssä tutkittiin FR-4 -monikerrospiirilevylle valmistettujen mikroliuska- ja liuskasiirtolinjojen ominaisimpedanssin arvon riippuvuutta valmistushajonnoista, lämpötilasta ja kosteudesta. Lisäksi tutkittiin kehitetyn mittausmenetelmän soveltuvuutta piirilevysiirtolinjojen karakterisointiin. Ominaisimpedanssi mitattiin vektoripiirianalysaattorilla, jonka antama taajuusalueen mittaustieto muunnettiin tietokoneen avulla Fourier-muunnosta hyväksikäyttäen aika-alueen mittaustiedoksi. Ohjelma simuloi TDR (Time Domain Reflectometry) -mittausmenetelmää. Muutosohjelman oikeellisuus tarkistettiin vertailumittauksin. Mittausmenetelmän toistettavuuden epätarkkuudeksi saatiin 0.1 . Ominaisimpedanssin muutokseksi lämpötilavälillä +20°C - +120°C mitattiin mikroliuskajohdolle -3 % ja liuskajohdolle -3.2 %. Kosteuden aiheuttama ominaisimpedanssin kokonaismuutos mikroliuskajohdolla oli -1.5…-4 % riippuen käytetystä kostutuskäsittelystä, esikovetemateriaalista ja laminointipaineesta. Kahden yhtenäisen maatason välissä olevan liuskajohdon impedanssin kosteusriippuvuudelle havaittava muutos voitiin todeta vasta n. 1700 h jälkeen lähellä levyn reunaa olevassa johdossa. Mikroliuskajohdon ominaisimpedanssin valmistushajonnat olivat suuremmat kuin liuskajohdolla. Laminointipaineen suurentaminen pienensi impedanssia, kasvatti eristevakiota ja lisäsi arvojen hajontaa. Mikroliuskajohdon päällystäminen juotteenestopinnoitteella kasvatti ominaisimpedanssin arvoa 3.4 %, ja samalla arvojen hajonta suureni. Siirtojohtojen kosteusherkkyyttä juotteenestopinnoite lisäsi selvästi.

AB - Työssä tutkittiin FR-4 -monikerrospiirilevylle valmistettujen mikroliuska- ja liuskasiirtolinjojen ominaisimpedanssin arvon riippuvuutta valmistushajonnoista, lämpötilasta ja kosteudesta. Lisäksi tutkittiin kehitetyn mittausmenetelmän soveltuvuutta piirilevysiirtolinjojen karakterisointiin. Ominaisimpedanssi mitattiin vektoripiirianalysaattorilla, jonka antama taajuusalueen mittaustieto muunnettiin tietokoneen avulla Fourier-muunnosta hyväksikäyttäen aika-alueen mittaustiedoksi. Ohjelma simuloi TDR (Time Domain Reflectometry) -mittausmenetelmää. Muutosohjelman oikeellisuus tarkistettiin vertailumittauksin. Mittausmenetelmän toistettavuuden epätarkkuudeksi saatiin 0.1 . Ominaisimpedanssin muutokseksi lämpötilavälillä +20°C - +120°C mitattiin mikroliuskajohdolle -3 % ja liuskajohdolle -3.2 %. Kosteuden aiheuttama ominaisimpedanssin kokonaismuutos mikroliuskajohdolla oli -1.5…-4 % riippuen käytetystä kostutuskäsittelystä, esikovetemateriaalista ja laminointipaineesta. Kahden yhtenäisen maatason välissä olevan liuskajohdon impedanssin kosteusriippuvuudelle havaittava muutos voitiin todeta vasta n. 1700 h jälkeen lähellä levyn reunaa olevassa johdossa. Mikroliuskajohdon ominaisimpedanssin valmistushajonnat olivat suuremmat kuin liuskajohdolla. Laminointipaineen suurentaminen pienensi impedanssia, kasvatti eristevakiota ja lisäsi arvojen hajontaa. Mikroliuskajohdon päällystäminen juotteenestopinnoitteella kasvatti ominaisimpedanssin arvoa 3.4 %, ja samalla arvojen hajonta suureni. Siirtojohtojen kosteusherkkyyttä juotteenestopinnoite lisäsi selvästi.

KW - Piirilevy

KW - liuska- ja mikroliuskajohto

KW - valmistushajonnat

KW - kosteus

KW - lämpötila

KW - printed circuit board

KW - stripline

KW - microstripline

KW - manufacturing parameters

KW - moisture

KW - temperature

M3 - Licenciate

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -