看似多余實(shí)則無(wú)用的金手指鍍金引線(xiàn)對(duì)高速信號(hào)有影響嗎？
發(fā)布時(shí)間：2023-08-14 14:07
首先簡(jiǎn)單說(shuō)明下Chris為什么會(huì)寫(xiě)這一篇本來(lái)應(yīng)該屬于東哥講的工藝知識(shí)的文章哈！這篇文章的誕生完全是出于一次偶然的交談，這天Chris在飲水機(jī)旁裝水，剛好看到隔離封裝部門(mén)的同事小馬哥也過(guò)來(lái)，他剛和某友商板廠開(kāi)完會(huì)，估計(jì)是討論了板廠做金手指這類(lèi)型板子的時(shí)候關(guān)于鍍金后的引線(xiàn)殘留工藝能力，于是隨口和Chris提了一嘴，說(shuō)“不知道5mil到15mil的引線(xiàn)殘留到底對(duì)信號(hào)的SI性能有沒(méi)有影響?。 钡拇_，我們見(jiàn)到過(guò)很多加工出來(lái)后帶引線(xiàn)殘留的金手指板，但是之前的確沒(méi)去量化過(guò)它的影響！
于是Chris毫不猶豫的答應(yīng)小馬哥，會(huì)抽空進(jìn)行引線(xiàn)殘留的研究，看看引線(xiàn)對(duì)信號(hào)有什么影響。當(dāng)然，Chris心里面還是有數(shù)的，大概知道對(duì)多高速率的信號(hào)才有造成影響。1G，2G的信號(hào)當(dāng)然問(wèn)題不大了，比較引線(xiàn)的長(zhǎng)度也就是10mil上下的量級(jí)。于是Chris把研究的對(duì)象放在了更高速的PCIE信號(hào)上面，原因有兩種，一是PCIE的信號(hào)速率到達(dá)16Gbps到32Gbps（4.0和5.0協(xié)議），另外就是我們說(shuō)的金手指基本上都是用于PCIE信號(hào)的傳輸，當(dāng)然另外占很大比例的就是DDR的內(nèi)存條了。于是毫不意外，我們研究的對(duì)象就鎖定在了PCIE的信號(hào)。
什么，不太了解金手指的鍍金工藝甚至為什么要鍍金？這樣的話(huà)可能需要大家先去看看東哥的文章或者直接騷擾他。Chris在這個(gè)場(chǎng)合就不展開(kāi)了介紹工藝方面的問(wèn)題了，免得說(shuō)著說(shuō)著文章字?jǐn)?shù)多了，關(guān)鍵時(shí)候又要再戛然而止，只能等下周才有結(jié)論了哦！根據(jù)Chris和封裝小馬哥的進(jìn)一步溝通，知道了某家板廠對(duì)金手指的工藝能力是這樣的：
首先小馬哥介紹了這家板廠的兩種對(duì)金手指處理的工藝能力，一種引線(xiàn)殘留在5mil左右，另一種是通過(guò)常規(guī)機(jī)械成型的方法，引線(xiàn)殘留最大能到15mil。其中5mil內(nèi)的引線(xiàn)工藝是通過(guò)干膜蝕刻的方法達(dá)到的，如下圖所示。
15mil的機(jī)械成型的方法就真的全靠物理加成了，是通過(guò)倒邊的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)！
還是那句哈，大家如果對(duì)工藝實(shí)現(xiàn)本身感興趣的話(huà)，就去找東哥問(wèn)個(gè)明白。下面的都是Chris的高速仿真驗(yàn)證的時(shí)間了哈！當(dāng)然上面都說(shuō)到了這家板廠是去做傳輸PCIE5.0的金手指，那Chris就直接以5.0來(lái)進(jìn)行研究了。說(shuō)時(shí)遲那時(shí)快，Chris翻出了之前做過(guò)的一個(gè)PCIE5.0的金手指項(xiàng)目建好的模型，那么我們就去研究在理想沒(méi)有引線(xiàn)殘留、5mil引線(xiàn)殘留，還有就是最?lèi)毫拥?5mil引線(xiàn)殘留下三種case對(duì)PCIE5.0信號(hào)的影響，建模如下所示：
對(duì)，我們模擬出三種引線(xiàn)狀態(tài)不同的case，那么我們下面就是要驗(yàn)證這三個(gè)金手指模型都插到PCIE的slot槽上的時(shí)候，去看他們各自性能的表現(xiàn)。對(duì)，就是下面這樣的模型！
那么我們首先來(lái)看看沒(méi)有引線(xiàn)殘留的理想狀態(tài)下和有5mil的引線(xiàn)殘留兩個(gè)模型插到slot后的TDR阻抗的對(duì)比情況，如下所示：
感覺(jué)還好啊，阻抗也就是降低1個(gè)歐姆左右，基本上沒(méi)啥影響?。】雌饋?lái)如果能做到5mil以?xún)?nèi)的引線(xiàn)殘留的話(huà)，對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響其實(shí)是可控的哈！
那如果引線(xiàn)殘留有15mil呢，那我們?cè)俳又驴垂?，同樣，我們仿?5mil的case3模型，然后把TDR阻抗的結(jié)果放到一起來(lái)進(jìn)行對(duì)比，這樣影響不就來(lái)了嘛！
果然，15mil的引線(xiàn)殘留影響就大很多了，阻抗比無(wú)引線(xiàn)殘留的情況下要降低4-5歐姆，這是一個(gè)不少的量級(jí)了。這時(shí)候我們?nèi)タ戳硗庖粋€(gè)頻域指標(biāo)回波損耗的話(huà)，也能明顯看到15mil引線(xiàn)殘留的惡化。
簡(jiǎn)單總結(jié)下咯，看來(lái)金手指的鍍金引線(xiàn)殘留工藝也很有“先見(jiàn)之明”，工藝難度高的5mil內(nèi)的引線(xiàn)殘留的確對(duì)信號(hào)質(zhì)量影響不大，但是去到工藝難度稍低的15mil內(nèi)引線(xiàn)殘留影響就真的不小了。對(duì)于我們SI來(lái)說(shuō)，就是在設(shè)計(jì)中需要把這部分的影響考慮進(jìn)去，在這個(gè)基礎(chǔ)上來(lái)評(píng)估信號(hào)裕量是否足夠了哈！
