Шероховатость поверхности материалов МПП.

Этот показатель имеет черезвычайно важное значение для МПП в целом, высокочастотных устройств и передачи высокоскоростных сигналов электрическими трассами МПП.

Как известно, для передачи высокоскоростных сигналов особое значение приобретает шероховатость поверхности электрической линии связи в связи с усилением на высоких частотах поверхностного эффекта, когда максимум плотности тока передаваемого сигнала следует вдоль поверхности проводника и толщина такого слоя на частоте всего 30 МГц может измеряться единицами, а на значительно более высоких частотах – десятыми и сотыми долями мкм. В этом случае наблюдается повышение сопротивления высокочастотному току, следующему вдоль рельефа, образованного шероховатостью основного материала и подложки, которое может достигать значений 50-100% относительно исходного сопротивления этого проводника постоянному току или сигналу НЧ.

Так, например, шероховатость поверхности материала FR-4, используемого для производства плат печатного монтажа, составляет от 6 до 18 мкм. Для минимального из указанных значений (6 мкм) среднеквадратическая шероховатость поверхности составит 0,17 мкм, что соответствует пороговой частоте передаваемых сигналов до 1 ГГц включительно. Для максимального из указанных значений шероховатости поверхности материала FR-4 (18 мкм) пороговая частота передаваемых сигналов составит лишь 200 МГц.

На пороговой частоте увеличение сопротивления проводника высокочастотным сигналам составляет 60% относительно исходного сопротивления постоянному току или сигналу НЧ.

Разработчикам схем высокоскоростного обмена и передачи информации совместно с конструктором МПП необходимо обратить особое внимание на вышеуказанный фактор влияния шероховатости поверхности

металлизированного слоя МПП на целостность передаваемых потоков информации. Возможно введение в технологический цикл изготовления МПП дополнительного техпроцесса оксидирования, направленного на снижение шероховатости поверхности электрических линий связи и полигонов GND многослойных печатных плат.

Электростатический разряд

Интенсивное развитие микроэлектроники в последние два десятиле-тия в направлении увеличения плотности размещения в ИС полупроводни-ковых элементов, снижения логических уровней информационных сигна-лов, уменьшения значений входных токов, напряжений электропитания, сужения зон металлизации на кристаллах и уменьшения оксидных слоев ИС привело к повышению порога чувствительности ИС нового поколения к ЭСР.

До 50% всех отказов ИС в процессе эксплуатации обусловлено в первую очередь следствием воздействия на аппаратуру, узлы или компо-ненты ЭСР.

ЭСР являются источником кондуктивных и излучаемых ЭМП. Излучае-мые ЭМП представляют собой импульсные магнитные, электромагнитные и электрические поля. Кондуктивные ЭМП в свою очередь подразделяют на прямые и косвенные (вторичные). Прямые кондуктивные ЭМП представляют собой импульсный перенос потенциала электростатического электричест-ва на проводящие участки электронных узлов или компонентов РЭО.

Из-за многообразия потенциальных точек проникновения ЭСР, пути токов ЭСР к общей шине заземления будут разнообразны. Ток ЭСР протекает по пути, обладающему низкой индуктивностью. Из-за малой длительности фронтов ЭСР, которые измеряются долями наносекунды, распределенные емкости представляют очень малое полное сопротивление в то время, как очень короткий проводник с индуктивностью в единицы наногенри будет обладать для ЭСР высоким полным сопротивлением. Ввиду этого наличие или отсутствие шин заземления, которые имеют высокое значение индуктивности, не вносит существенного влияния на реакцию системы или логической схемы на ЭСР.

При отсутствии каких – либо мер защиты печатных плат, рекомендуется формирование в слоях МПП отдельных “охранных” шин по всему периметру МПП. Эти шины, расположенные во всех слоях должны быть электрически объединены, не иметь каких – либо связей с другими цепями и отдельно соединяться с общей шиной заземления (корпусом) только в одной точке.