¿Debo abrir una máscara de soldadura sobre una línea de microstrip de alta velocidad en una PCB?

Capa superior de la PCB, línea de microstrip de 50 ohmios que transmite pulsos rectangulares de 650 MHz / 1.3 Gbps (corregido: 1.3 GHz) .

Para mantener una buena integridad de la señal, ¿debo eliminar una tinta de máscara de soldadura sobre la parte superior de mi trazo?

Pulsos rectangulares de 1.3GHz ... ¿son en realidad datos digitales? Si es así y la frecuencia del reloj es de 1.3GHz, entonces la frecuencia real de la señal es de 650MHz y recomendaría que la frecuencia de interés sea el tercer armónico, que es 1950MHz. Con este tipo de frecuencia, me aseguraré de que tenga en cuenta el efecto de la máscara de soldadura en sus cálculos de impedancia y lo deje.

Si realmente tiene pulsos rectangulares de datos analógicos y la frecuencia es de 1.3GHz, entonces trataría de preservar el 5º armónico de 6.5GHz, que está llegando a una frecuencia donde las cosas realmente importan. En este caso, diría que tal vez microstrip no sea la mejor estructura y considere stripline. Si TIENE que usar microstrip, haga una simulación para la longitud de su línea con y sin la máscara de soldadura (y con la geometría de la línea ajustada por la presencia o ausencia de la máscara de soldadura) y decida con qué puede vivir. Si no puede simular, base la presencia o ausencia de máscara de soldadura en la longitud de la línea. Para líneas largas (más de varias pulgadas) considere la posibilidad de quitar la máscara de soldadura (aunque puede encontrar que el níquel en ENIG, si ese es su revestimiento, es peor de lo que sería la máscara de soldadura). Para líneas más cortas, la máscara de soldadura está bien.

Un par de otras cosas ... ¿cuánto dura esta microstrip? menos de una pulgada ... menos de varias pulgadas ... más de 30 pulgadas? Tengo placas con más de 70 pulgadas de microstrip con un contenido de frecuencia de 15 GHz. Me quito la máscara de soldadura y hago estañado. El níquel en ENIG (y, obviamente, cualquier otro revestimiento con una barrera de níquel) causa una pérdida significativa de alta frecuencia en estas largas longitudes. Tengo muchos otros diseños a frecuencias similares, pero con longitudes de línea de menos de 3 pulgadas donde la máscara de soldadura e incluso la máscara sobre ENIG tienen una integridad de señal perfectamente buena (siempre que la geometría sea correcta para la presencia de máscara).

Tengo menos de un año en un diseño de PCB de alta frecuencia. Así que a continuación no es mi respuesta, pero aconseja de tres fuentes diferentes.

Fuente 1. Un amigo mío con una experiencia de microondas más larga que mi edad

Opción 1: haga una abertura sobre la parte superior de la traza, cúbrala con oro de inmersión.

Mi nota: sé que ENIG no es la mejor opción para señales de ultra alta velocidad, por lo que probablemente él representó el valor de mi frecuencia (primer armónico de 650 MHz).

Opción 2: simplemente quite la máscara de soldadura sobre la parte superior de la traza ( llamada microstrip expuesta ) permitiendo el contacto directo con el aire.

Fuente 2. Mi fundición de PCB
Les pregunté cómo suelen hacer sus clientes para las aplicaciones de microondas.

Respuesta: haga una abertura de máscara de soldadura estándar (ancho de traza más alguna expansión de máscara de soldadura estándar, digamos 0.1 um a cada lado). Recubra como cubre todas las otras almohadillas de contacto.

Fuente 3. Internet
Dr. Eric Bogatin " Cuando la precisión cuenta ", Diseño y fabricación de circuitos impresos, mayo de 2003:

¿Cómo cambiará Zo de una máscara de soldadura que recubre la superficie superior? En segundo orden, esperaríamos que la capacitancia aumente y que la impedancia disminuya. Usando el SI6000 ( nota: un solucionador de campo ), encontramos que Zo disminuye en aproximadamente 1 Ohm / mil de espesor de máscara de soldadura.

Hallmark Circuits, Inc. " Impedancia controlada desde la vista de los fabricantes ", Rick Norfolk, p.8

Recuerde que la máscara de soldadura, en casi todos los casos, existirá sobre las trazas de impedancia en los diseños de microstrip ... El grosor típico de una máscara LPI sobre las trazas es de .5 mil y el valor de la impedancia solo se ve afectado típicamente por 2 ohmios.

Mi resumen

Soy un poco reacio a usar una tira microscópica expuesta debido a la oxidación del cobre.

Por lo tanto, haga una abertura de máscara de soldadura de ancho de traza más algo de expansión, cúbrala con ENIG (o con otro acabado de superficie si el oro de inmersión no es adecuado para su frecuencia). Vuelva a calcular la impedancia teniendo en cuenta el espesor total del metal. Obtenga el valor deseado de Z0 (ajuste el ancho del trazado si es necesario).

PS1: Como referencia, en mi fundición, el grosor de ENIG es de aproximadamente 4 um (4 um de níquel y 0,1 um de oro).

PS2: según tengo entendido, el problema con la tinta de la máscara de soldadura es doble: 1) no es conforme (geometría compleja, difícil de estimar la impedancia, vea las imágenes aquí ), 2) su grosor no está estrictamente controlado en comparación con los acabados superficiales .

PS3: si su trazo está en una capa externa, tenga en cuenta el espesor de galvanoplastia en una calculadora de impedancia (lo mejor es ponerse en contacto con su fab). En mi fábrica, si uso 0.5 oz de cobre (18 um), el espesor de cobre resultante es de 45 um (-3 um de pulido de cobre, +30 um de galvanoplastia de agujeros pasantes).