Hoe om te beheer PCB impedansie?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Algemene seine, soos PCI-bus, PCI-E-bus, USB, Ethernet, DDR-geheue, LVDS-sein, ens., Benodig almal impedansiebeheer. Uiteindelik moet impedansiebeheer gerealiseer word deur PCB -ontwerp, wat ook hoër vereistes vir PCB -bordtegnologie stel. Na kommunikasie met die PCB -fabriek en gekombineer met die gebruik van EDA -sagteware, word die impedansie van die bedrading beheer volgens die vereistes van seinintegriteit.

Verskillende bedradingmetodes kan bereken word om die ooreenstemmende impedansiewaarde te kry.

Microstrip lines

• Dit bestaan ​​uit ‘n draadstrook met die grondvlak en diëlektries in die middel. As die diëlektriese konstante, die breedte van die lyn en die afstand van die grondvlak beheerbaar is, dan is die kenmerkende impedansie daarvan beheerbaar, en die akkuraatheid sal binne ± 5%wees.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Stripline

‘N Lintlyn is ‘n strook koper in die middel van die diëlektrikum tussen twee geleidende vlakke. If the thickness and width of the line, the dielectric constant of the medium, and the distance between the ground planes of the two layers are controllable, the characteristic impedance of the line is controllable, and the accuracy is within 10%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

The structure of multi-layer board:

Om die PCB -impedansie goed te beheer, is dit nodig om die struktuur van PCB te verstaan:

Gewoonlik bestaan ​​dit wat ons meerlagige bord noem, uit kernplaat en halfgestolde plaat wat saam met mekaar gelamineer is. Kernbord is ‘n harde, spesifieke dikte, twee broodkoperplaat, wat die basiese materiaal van die gedrukte bord is. And the semi-cured piece constitutes the so-called infiltration layer, plays the role of bonding the core plate, although there is a certain initial thickness, but in the process of pressing its thickness will occur some changes.

Gewoonlik is die buitenste twee diëlektriese lae van ‘n meerlaag natgemaakte lae, en word die buitenste koperfoelie aan die buitekant van hierdie twee lae as afsonderlike koperfoelie gebruik. Die oorspronklike dikte -spesifikasie van die buitenste koperfoelie en die binneste koperfoelie is oor die algemeen 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ is ongeveer 35um of 1.4mil), maar na ‘n reeks oppervlaktebehandeling sal die uiteindelike dikte van die buitenste koperfoelie oor die algemeen met ongeveer toeneem 1 OZ. Die binneste koperfoelie is die koperbedekking aan weerskante van die kernplaat. Die uiteindelike dikte verskil weinig van die oorspronklike dikte, maar dit word oor die algemeen met ets verminder as gevolg van ets.

Die buitenste laag van die meerlaag -bord is die sweisweerstandlaag, wat ons dikwels ‘groen olie’ sê, natuurlik kan dit ook geel of ander kleure wees. The thickness of the solder resistance layer is generally not easy to determine accurately. The area without copper foil on the surface is slightly thicker than the area with copper foil, but because of the lack of copper foil thickness, so the copper foil is still more prominent, when we touch the printed board surface with our fingers can feel.

When a particular thickness of the printed board is made, on the one hand, reasonable choice of material parameters is required, on the other hand, the final thickness of the semi-cured sheet will be smaller than the initial thickness. Die volgende is ‘n tipiese 6-laag gelamineerde struktuur:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

PCB parameters:

Different PCB plants have slight differences in PCB parameters. Through communication with circuit board plant technical support, we obtained some parameter data of the plant:

Oppervlak koper foelie:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. Die finale dikte na afwerking is ongeveer 44um, 50um en 67um.

Kernplaat: S1141A, standaard FR-4, twee gepaneerde koperplate word algemeen gebruik. Die opsionele spesifikasies kan bepaal word deur die vervaardiger te kontak.

Semi-cured tablet:

Spesifikasies (oorspronklike dikte) is 7628 (0.185 mm), 2116 (0.105 mm), 1080 (0.075 mm), 3313 (0.095 mm). Die werklike dikte na pers is gewoonlik ongeveer 10-15um minder as die oorspronklike waarde. ‘N Maksimum van 3 semi-geneesde tablette kan vir dieselfde infiltrasielaag gebruik word, en die dikte van 3 semi-geneesde tablette kan nie dieselfde wees nie; ten minste een half geneesde tablette kan gebruik word, maar sommige vervaardigers moet ten minste twee . As die dikte van die halfgeharde stuk nie genoeg is nie, kan die koperfoelie aan beide kante van die kernplaat afgeëts word, en dan kan die halfgeharde stuk aan beide kante vasgemaak word, sodat ‘n dikker infiltrasielaag kan word behaal.

Weerstands sweislaag:

Die dikte van die soldeerlaag op die koperfoelie is C2≈8-10um. Die dikte van die soldeerlaag op die oppervlak sonder koperfoelie is C1, wat wissel met die dikte van koper op die oppervlak. As die dikte van koper op die oppervlak 45um, C1≈13-15um, en wanneer die dikte van koper op die oppervlak 70um is, C1≈17-18um.

Traverse -afdeling:

Ons sou dink dat die dwarssnit van ‘n draad ‘n reghoek is, maar eintlik ‘n trapezium. As voorbeeld van die TOP -laag, as die dikte van koperfoelie 1 OZ is, is die boonste onderkant van die trapezium 1MIL korter as die onderste onderkant. As die lynwydte byvoorbeeld 5MIL is, dan is die bo- en onderkant ongeveer 4MIL en die onder- en onderkant ongeveer 5MIL. Die verskil tussen die boonste en onderste rande hou verband met koperdikte. Die volgende tabel toon die verband tussen bo- en onderkant van trapezium onder verskillende omstandighede.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Permittiwiteit: Die permittiwiteit van halfgeharde velle hou verband met dikte. Die volgende tabel toon die dikte en permittiwiteit parameters van verskillende soorte halfgeharde velle:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Die diëlektriese konstante van die plaat hou verband met die harsmateriaal wat gebruik word. Die diëlektriese konstante van FR4 -plaat is 4.2 – 4.7, en neem af met die toename in frekwensie.

Dielektriese verliesfaktor: diëlektriese materiale onder die werking van afwisselende elektriese veld, as gevolg van hitte en energieverbruik, word dielektriese verlies genoem, gewoonlik uitgedruk deur diëlektriese verliesfaktor Tan δ. Die tipiese waarde vir S1141A is 0.015.

Minimum lynwydte en lynafstand om bewerking te verseker: 4mil/4mil.

Inleiding tot die berekening van die impedansie:

As ons die struktuur van die meerlaagbord verstaan ​​en die vereiste parameters bemeester, kan ons die impedansie bereken deur middel van EDA -sagteware. U kan Allegro hiervoor gebruik, maar ek beveel Polar SI9000 aan, wat ‘n goeie hulpmiddel is om karakteristieke impedansie te bereken en nou deur baie PCB -fabrieke gebruik word.

By die berekening van die kenmerkende impedansie van die innerlike sein van beide die differensiallinie en die enkele eindlyn, vind u slegs ‘n geringe verskil tussen Polar SI9000 en Allegro as gevolg van ‘n paar besonderhede, soos die vorm van die deursnit van die draad. As ek die kenmerkende impedansie van die Surface -sein wil bereken, stel ek voor dat u die Coated -model in plaas van die Surface -model kies, omdat sulke modelle die bestaan ​​van die soldeerweerstandlaag in ag neem, sodat die resultate akkurater sal wees. Die volgende is ‘n gedeeltelike skermkiekie van die oppervlaktedifferensiaallynimpedansie bereken met Polar SI9000 met inagneming van die soldeerweerstandlaag:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Aangesien die dikte van die soldeerlaag nie maklik beheer kan word nie, kan ‘n benaderde benadering ook gebruik word, soos aanbeveel deur die bordvervaardiger: trek ‘n spesifieke waarde af van die berekening van die oppervlakmodel. Dit word aanbeveel dat die differensiële impedansie minus 8 ohm is en die enkelpedansie minus 2 ohm.

Differensiële PCB -vereistes vir bedrading

(1) Bepaal die bedradingmodus, parameters en impedansieberekening. Daar is twee soorte verskillemodusse vir lynroetering: die buitenste laag mikrostrooklynverskillingsmodus en die binneste laag strooklynverskilmodus. Impedansie kan bereken word deur verwante impedansieberekening sagteware (soos POLAR-SI9000) of impedansie berekeningsformule deur redelike parameterinstelling.

(2) Parallelle isometriese lyne. Bepaal die lynwydte en spasiëring, en volg die berekende lynwydte en spasiëring streng by routing. Die afstand tussen twee lyne moet altyd onveranderd bly, dit wil sê om parallel te bly. There are two ways of parallelism: one is that the two lines walk in the same side-by-side layer, and the other is that the two lines walk in the over-under layer. Probeer oor die algemeen die gebruik van die verskil -sein tussen die lae vermy, naamlik omdat die akkuraatheid van die gelamineerde belyning in die proses in die werklike verwerking van PCB baie laer is as tussen die presisie van die ets en die proses van gelamineerde diëlektriese verlies, kan nie verseker dat die verskil tussen die spasiëring gelyk is aan die dikte van die tussenlaag -diëlektriese, die verskil tussen die lae van die verskil in impedansieverandering sal veroorsaak. Dit word aanbeveel om die verskil soveel as moontlik binne dieselfde laag te gebruik.