Piirilevyn ominaisimpedanssiin vaikuttavien tekijöiden määrittäminen: Lisensiaatintyö

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.