Nə nəzarət etmək olar PCB empedans?

Empedans nəzarəti olmadan, əhəmiyyətli bir siqnal əks olunmasına və təhrif edilməsinə səbəb olacaq ki, bu da dizaynın pozulmasına səbəb olacaqdır. PCI bus, PCI-E bus, USB, Ethernet, DDR yaddaş, LVDS siqnalı və s. Kimi ümumi siqnalların hamısının empedans nəzarətinə ehtiyacı var. Empedans nəzarətinin nəticədə PCB lövhəsi texnologiyasına daha yüksək tələblər qoyan PCB dizaynı vasitəsi ilə həyata keçirilməsi lazımdır. PCB fabriki ilə ünsiyyət qurduqdan və EDA proqramından istifadə etdikdən sonra naqillərin empedansı siqnal bütövlüyü tələblərinə uyğun olaraq idarə olunur.

Müvafiq empedans dəyərini əldə etmək üçün müxtəlif kabel üsulları hesablana bilər.

Mikrostrip xətləri

• Torpaq müstəvisi olan tel zolaqdan və ortada dielektrikdən ibarətdir. Dielektrik sabitliyi, xəttin eni və yer səthindən olan məsafəyə nəzarət edilə bilərsə, xarakterik empedansı idarə oluna bilər və dəqiqlik ± 5%-də olacaq.

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

Stripline

Şerit xətti, iki keçirici təyyarə arasındakı dielektrikin ortasında bir mis zolağıdır. Əgər xəttin qalınlığı və eni, mühitin dielektrik sabitliyi və iki təbəqənin yer səthləri arasındakı məsafə idarə oluna bilərsə, xəttin xarakterik empedansı idarə oluna bilər və dəqiqlik 10%-dir.

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

Çox qatlı lövhənin quruluşu:

PCB empedansını yaxşı idarə etmək üçün PCB quruluşunu başa düşmək lazımdır:

Adətən çox qatlı lövhə dediyimiz şey, bir-biri ilə birlikdə laminatlanmış özək lövhə və yarı bərk təbəqədən ibarətdir. Əsas lövhə, çap lövhəsinin əsas materialı olan sərt, xüsusi qalınlığa malik iki çörəkli mis lövhədir. Və yarı qurudulmuş parça, sözdə infiltrasiya təbəqəsini təşkil edir, müəyyən bir başlanğıc qalınlığı olmasına baxmayaraq, özək lövhəsinin yapışdırılması rolunu oynayır, lakin qalınlığını basma prosesində bəzi dəyişikliklər baş verəcəkdir.

Adətən çox qatlı ən xarici iki dielektrik təbəqə nəmlənmiş təbəqələrdir və xarici mis folqa kimi bu iki təbəqənin xaricində ayrı mis folqa təbəqələri istifadə olunur. Xarici mis folqa və daxili mis folqa orijinal qalınlığı spesifikasiyası ümumiyyətlə 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ təxminən 35um və ya 1.4mil), lakin bir sıra səth işlənməsindən sonra xarici mis folqanın son qalınlığı ümumiyyətlə təxminən təxminən artacaq. 1OZ. Daxili mis folqa, lövhənin hər iki tərəfindəki mis örtükdür. Son qalınlıq orijinal qalınlıqdan çox az fərqlənir, lakin aşınma səbəbindən ümumiyyətlə bir neçə um azalır.

Çox qatlı lövhənin ən xarici təbəqəsi qaynaq müqavimət təbəqəsidir ki, bunu da tez -tez “yaşıl yağ” dediyimiz təbii ki, sarı və ya başqa rənglərdə də ola bilər. Lehim müqavimət təbəqəsinin qalınlığını ümumiyyətlə dəqiq müəyyən etmək asan deyil. Səthində mis folqa olmayan sahə mis folqa olan sahədən bir qədər qalındır, lakin mis folqa qalınlığının olmaması səbəbindən çap lövhəsinin səthinə barmaqlarımızla toxunduğumuzda mis folqa hələ də daha qabarıq görünür.

Çap lövhəsinin müəyyən bir qalınlığı edildikdə, bir tərəfdən material parametrlərinin ağlabatan seçimi tələb olunur, digər tərəfdən yarı qurudulmuş təbəqənin son qalınlığı ilkin qalınlıqdan kiçik olacaqdır. Aşağıdakı tipik 6 qatlı laminat bir quruluşdur:

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

PCB parametrləri:

Fərqli PCB bitkilərinin PCB parametrlərində kiçik fərqlər var. Elektrik lövhəsi zavodunun texniki dəstəyi ilə əlaqə quraraq, zavodun bəzi parametr məlumatlarını əldə etdik:

Səthi mis folqa:

İstifadə edilə bilən üç mis qalınlığı var: 12um, 18um və 35um. Bitirdikdən sonra son qalınlıq təxminən 44um, 50um və 67umdur.

Əsas boşqab: S1141A, standart FR-4, iki çörəkli mis lövhə tez-tez istifadə olunur. İsteğe bağlı spesifikasiyalar istehsalçı ilə əlaqə quraraq müəyyən edilə bilər.

Yarı qurudulmuş tablet:

Texniki xüsusiyyətlər (orijinal qalınlığı) 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). Basdıqdan sonra həqiqi qalınlıq ümumiyyətlə orijinal dəyərdən təxminən 10-15um azdır. Eyni infiltrasiya təbəqəsi üçün maksimum 3 yarı qurudulmuş tablet istifadə edilə bilər və 3 yarı qurudulmuş tabletin qalınlığı eyni ola bilməz, ən azı bir yarı qurudulmuş tablet istifadə edilə bilər, lakin bəzi istehsalçılar ən azı iki istifadə etməlidirlər. . Yarı qurudulmuş parçanın qalınlığı kifayət deyilsə, özək lövhənin hər iki tərəfindəki mis folqa aşındırıla bilər, sonra yarı qurudulmuş parça hər iki tərəfə yapışdırıla bilər ki, daha qalın bir infiltrasiya təbəqəsi nail olub.

Resist qaynaq təbəqəsi:

Mis folqa üzərindəki lehim müqavimət təbəqəsinin qalınlığı C2≈8-10um-dur. Mis folqa olmayan səthdəki lehim müqavimət təbəqəsinin qalınlığı səthdəki misin qalınlığına görə dəyişən C1 -dir. Səthdə misin qalınlığı 45um, C1≈13-15um və səthdəki misin qalınlığı 70um olduqda C1≈17-18um olur.

Çapraz bölmə:

Bir telin kəsişməsinin bir dikdörtgen olduğunu düşünərdik, amma əslində bir trapezoiddir. Mis folqa qalınlığı 1OZ olduqda, TOP qatını götürsək, trapezoidin yuxarı alt kənarı alt alt kənarından 1MIL qısadır. Məsələn, xəttin eni 5MIL olarsa, yuxarı və alt tərəflər təxminən 4MIL, alt və alt tərəflər isə təxminən 5MIL -dir. Üst və alt kənarları arasındakı fərq mis qalınlığı ilə əlaqədardır. Aşağıdakı cədvəl müxtəlif şərtlərdə trapezoidin yuxarı və aşağı hissələri arasındakı əlaqəni göstərir.

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

İzin vermə qabiliyyəti: yarı qurudulmuş təbəqələrin keçiriciliyi qalınlığa bağlıdır. Aşağıdakı cədvəldə müxtəlif növ yarı qurudulmuş təbəqələrin qalınlığı və keçiricilik parametrləri göstərilir:

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

Plitənin dielektrik sabitliyi istifadə olunan qatran materialına bağlıdır. FR4 plitəsinin dielektrik sabitliyi 4.2 – 4.7 -dir və tezliyin artması ilə azalır.

Dielektrik itkisi faktoru: istilik və enerji istehlakı səbəbindən dəyişən elektrik sahəsinin təsiri altında olan dielektrik materiallara adətən dielektrik itkisi faktoru Tan δ ilə ifadə olunan dielektrik itkisi deyilir. S1141A üçün tipik dəyər 0.015 -dir.

İşlənməni təmin etmək üçün minimum xətt eni və xətt aralığı: 4mil/4mil.

Empedans hesablama vasitəsinin tətbiqi:

Çox qatlı lövhənin quruluşunu anladıqda və tələb olunan parametrləri mənimsədikdə, EDA proqramı vasitəsilə empedansı hesablaya bilərik. Bunu etmək üçün Allegro istifadə edə bilərsiniz, ancaq xarakterik empedansın hesablanması üçün yaxşı bir vasitə olan və hazırda bir çox PCB fabriki tərəfindən istifadə edilən Polar SI9000 -i məsləhət görürəm.

Həm diferensial xəttin, həm də tək terminal xəttinin daxili siqnalının xarakterik empedansını hesablayarkən, telin kəsişməsinin forması kimi bəzi detallara görə Polar SI9000 və Allegro arasında cüzi bir fərq tapa bilərsiniz. Ancaq Səth siqnalının xarakterik empedansını hesablamaqdırsa, Səthi modelinin əvəzinə Kaplamalı modeli seçməyi təklif edirəm, çünki belə modellərdə lehim müqavimət təbəqəsinin mövcudluğu nəzərə alınır, buna görə nəticələr daha dəqiq olacaq. Aşağıda Lehim müqavimət təbəqəsi nəzərə alınmaqla Polar SI9000 ilə hesablanmış səthi diferensial empedansın qismən ekran görüntüsü verilmişdir.

Empedans nəzarəti nədir, PCB üzərində empedans nəzarətinin necə aparılacağı

Lehim müqavimət təbəqəsinin qalınlığı asanlıqla idarə olunmadığından, lövhə istehsalçısı tərəfindən tövsiyə edildiyi kimi təxmini bir yanaşma da istifadə edilə bilər: Səthi model hesablamasından müəyyən bir dəyəri çıxarmaq. Diferensial empedansın mənfi 8 ohm və tək uclu empedansın mənfi 2 ohm olması tövsiyə olunur.

Kablolama üçün fərqli PCB tələbləri

(1) Kablolama rejimini, parametrlərini və empedans hesablamasını təyin edin. Xətt marşrutu üçün iki növ fərq rejimi var: xarici qat mikrostrip xətti fərq rejimi və daxili qat zolaq xətti fərq rejimi. Müqavimət, müvafiq empedans hesablama proqramı ilə (məsələn, POLAR-SI9000) və ya ağlabatan parametr qəbulu vasitəsi ilə empedans hesablama düsturu ilə hesablana bilər.

(2) Paralel izometrik xətlər. Xətt enini və aralığını təyin edin və marşrutlaşdırarkən hesablanmış xətt genişliyinə və aralığına ciddi riayət edin. İki xətt arasındakı boşluq həmişə dəyişməz qalmalıdır, yəni paralel olaraq. Paralelliyin iki yolu var: biri, iki xəttin eyni yan-yana qatda getməsidir, digəri isə iki xəttin üstü alt qatda getməsidir. Ümumiyyətlə, təbəqələr arasındakı fərq siqnalını istifadə etməməyə çalışın, çünki prosesdə PCB -nin həqiqi işlənməsində, kaskadlı laminat hizalanma dəqiqliyi aşındırma həssaslığı ilə təmin edildiyindən və laminat dielektrik itkisi prosesində, Xətt aralığının interlayer dielektrikin qalınlığına bərabər olduğuna zəmanət verə bilməz, empedans dəyişikliyi fərqinin qatları arasındakı fərqə səbəb olacaq. Mümkün qədər eyni təbəqə içərisində fərqi istifadə etmək tövsiyə olunur.