Sonder impedansie -beheer sal aansienlike seinweerkaatsing en vervorming veroorsaak word, wat lei tot ontwerpfout. Algemene seine, soos PCI-bus, PCI-E-bus, USB, Ethernet, DDR-geheue, LVDS-sein, ens., Benodig almal impedansiebeheer. Impedansiebeheer moet uiteindelik gerealiseer word deur PCB-ontwerp, wat ook hoër vereistes stel vir PCB-bord tegnologie. Na kommunikasie met PCB-fabriek en gekombineer met die gebruik van EDA-sagteware, word die impedansie van bedrading beheer volgens die vereistes van seinintegriteit.

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

Mikrostrook lyne

Dit bestaan ​​uit ‘n strook draad met die grondvlak en diëlektrikum 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.

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

Strooklyn

‘N Lintlyn is ‘n strook koper in die middel van die diëlektrikum tussen twee geleidende vlakke. As die dikte en breedte van die lyn, die diëlektriese konstante van die medium en die afstand tussen die grondvlakke van die twee lae beheerbaar is, is die kenmerkende impedansie van die lyn beheerbaar en is die akkuraatheid binne 10%.

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

Die struktuur van ‘n meerlagige bord:

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. En die half-verharde stuk vorm die sogenaamde infiltrasielaag, speel die rol om die kernplaat vas te bind, alhoewel daar ‘n sekere aanvanklike dikte is, maar in die proses van druk moet die dikte daarvan verander.

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. Die dikte van die soldeerweerstandlaag is oor die algemeen nie maklik om akkuraat te bepaal nie. Die oppervlakte sonder koperfoelie op die oppervlak is effens dikker as die oppervlak met koperfoelie, maar as gevolg van die gebrek aan koperfoeliedikte, is die koperfoelie nog meer prominent as ons met die vingers aan die gedrukte bord raak.

As ‘n bepaalde dikte van die gedrukte bord gemaak word, is daar aan die een kant ‘n redelike keuse van materiaalparameters nodig, aan die ander kant is die finale dikte van die halfgeharde vel kleiner as die aanvanklike dikte. Die volgende is ‘n tipiese 6-laag gelamineerde struktuur:

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

PCB parameters:

Verskillende PCB -aanlegte het geringe verskille in PCB -parameters. Deur middel van kommunikasie met die tegniese ondersteuning van die printplaataanleg, het ons ‘n paar parameterdata van die aanleg verkry:

Oppervlak koper foelie:

Daar is drie diktes koperfoelie wat gebruik kan word: 12um, 18um en 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.

Half-geneesde 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.

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

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

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

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:

Hoe om PCB bedrading impedansie te beheer

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. Daar is twee maniere van parallelisme: die een is dat die twee lyne in dieselfde sy langs mekaar loop, en die ander is dat die twee lyne in die oor-onder laag loop. 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.