Bez řízení impedance dojde ke značnému odrazu a zkreslení signálu, což povede k selhání návrhu. Běžné signály, jako je sběrnice PCI, sběrnice PCI-E, USB, ethernet, paměť DDR, signál LVDS atd., To vše vyžaduje řízení impedance. Řízení impedance musí být nakonec realizováno prostřednictvím návrhu PCB, který také klade vyšší požadavky na PCB deska technologie. Po komunikaci s továrnou PCB a v kombinaci s použitím softwaru EDA je impedance kabeláže řízena podle požadavků na integritu signálu.

Pro získání odpovídající hodnoty impedance lze vypočítat různé způsoby zapojení.

Mikropáskové linky

Skládá se z pásu drátu se zemnící rovinou a dielektrikem uprostřed. Pokud je možné ovládat dielektrickou konstantu, šířku čáry a její vzdálenost od základní roviny, pak je možné ovládat její charakteristickou impedanci a přesnost bude v rozmezí ± 5%.

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Pásková linka

Páska je pás mědi uprostřed dielektrika mezi dvěma vodivými rovinami. Je -li tloušťka a šířka čáry, dielektrická konstanta média a vzdálenost mezi základními rovinami obou vrstev regulovatelné, charakteristická impedance linky je regulovatelná a přesnost je do 10%.

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Struktura vícevrstvé desky:

Aby bylo možné dobře ovládat impedanci DPS, je nutné porozumět struktuře DPS:

To, co nazýváme vícevrstvou deskou, je obvykle tvořeno jádrovou deskou a polotuhým plechem laminovaným navzájem. Základní deska je tvrdá měděná deska o dvou tloušťkách, která je základním materiálem tištěné desky. A částečně vytvrzený kus tvoří takzvanou infiltrační vrstvu, hraje roli spojení jádrové desky, i když existuje určitá počáteční tloušťka, ale v procesu lisování její tloušťka dojde k určitým změnám.

Nejvzdálenějšími dvěma dielektrickými vrstvami vícevrstvých vrstev jsou obvykle smáčené vrstvy a na vnější straně těchto dvou vrstev jsou použity vnější vrstvy měděné fólie jako vnější měděná fólie. Původní specifikace tloušťky vnější měděné fólie a vnitřní měděné fólie je obecně 0.5 oz, 1OZ, 2OZ (1OZ je asi 35 um nebo 1.4 mil), ale po sérii povrchových úprav se konečná tloušťka vnější měděné fólie obecně zvýší asi o 1OZ. Vnitřní měděná fólie je měděný kryt na obou stranách jádrové desky. Konečná tloušťka se liší jen málo od původní tloušťky, ale je obecně snížena o několik um kvůli leptání.

Nejvzdálenější vrstvou vícevrstvé desky je vrstva svařovacího odporu, což je to, co často říkáme „zelený olej“, samozřejmě to může být také žlutá nebo jiná barva. Tloušťku vrstvy odolnosti proti pájce obecně není snadné přesně určit. Oblast bez měděné fólie na povrchu je o něco silnější než oblast s měděnou fólií, ale kvůli nedostatku tloušťky měděné fólie je měděná fólie stále výraznější, když se dotkneme povrchu desky s potiskem prsty.

Když je vyrobena konkrétní tloušťka tištěné desky, je na jedné straně vyžadován rozumný výběr materiálových parametrů, na druhé straně bude konečná tloušťka polovytvrzeného listu menší než počáteční tloušťka. Následuje typická 6vrstvá laminovaná struktura:

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Parametry DPS:

Různé závody PCB mají malé rozdíly v parametrech PCB. Prostřednictvím komunikace s technickou podporou závodu na desce s plošnými spoji jsme získali některá data parametrů závodu:

Povrchová měděná fólie:

Lze použít tři tloušťky měděné fólie: 12um, 18um a 35um. Konečná tloušťka po dokončení je asi 44um, 50um a 67um.

Jádrová deska: S1141A, standardní FR-4, běžně se používají dvě obalované měděné desky. Volitelné specifikace lze určit kontaktováním výrobce.

Polopevná tableta:

Specifikace (původní tloušťka) jsou 7628 (0.185 mm), 2116 (0.105 mm), 1080 (0.075 mm), 3313 (0.095 mm). Skutečná tloušťka po lisování je obvykle asi o 10-15um menší než původní hodnota. Na stejnou infiltrační vrstvu lze použít maximálně 3 polotuhé tablety a tloušťka 3 polotuhých tablet nemůže být stejná, lze použít alespoň jednu polovinu vytvrzenou tabletu, ale někteří výrobci musí použít alespoň dvě . Pokud tloušťka polovytvrzeného kusu nestačí, lze měděnou fólii na obou stranách jádrové desky odleptat a poté polotvrdý kus na obou stranách spojit, takže lze vytvořit silnější infiltrační vrstvu dosaženo.

Odporová svařovací vrstva:

Tloušťka vrstvy odolné proti pájení na měděné fólii je C2≈8-10um. Tloušťka vrstvy odolné proti pájce na povrchu bez měděné fólie je C1, která se mění podle tloušťky mědi na povrchu. Když je tloušťka mědi na povrchu 45um, C1≈13-15um, a když je tloušťka mědi na povrchu 70um, C1≈17-18um.

Traverse sekce:

Mysleli bychom si, že průřez drátu je obdélník, ale ve skutečnosti je to lichoběžník. Vezmeme -li jako příklad TOP vrstvu, je -li tloušťka měděné fólie 1OZ, horní spodní okraj lichoběžníku je o 1MIL kratší než spodní spodní okraj. Pokud je například šířka čáry 5 mil., Pak horní a dolní strany jsou přibližně 4 mil. A spodní a spodní strany jsou přibližně 5 mil. Rozdíl mezi horním a dolním okrajem souvisí s tloušťkou mědi. Následující tabulka ukazuje vztah mezi horní a dolní částí lichoběžníku za různých podmínek.

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Permitivita: Permitivita částečně vytvrzených plechů souvisí s tloušťkou. Následující tabulka ukazuje parametry tloušťky a permitivity různých typů polotvrdých plechů:

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Dielektrická konstanta desky souvisí s použitým pryskyřičným materiálem. Dielektrická konstanta desky FR4 je 4.2 – 4.7 a klesá s nárůstem frekvence.

Dielektrický ztrátový faktor: dielektrické materiály působením střídavého elektrického pole v důsledku spotřeby tepla a energie se nazývají dielektrické ztráty, obvykle vyjádřené dielektrickým ztrátovým faktorem Tan δ. Typická hodnota pro S1141A je 0.015.

Minimální šířka čáry a řádkování pro zajištění obrábění: 4 mil/4 mil.

Úvod do nástroje pro výpočet impedance:

Když porozumíme struktuře vícevrstvé desky a zvládneme požadované parametry, můžeme vypočítat impedanci pomocí softwaru EDA. K tomu můžete použít Allegro, ale doporučuji Polar SI9000, což je dobrý nástroj pro výpočet charakteristické impedance a nyní jej používá mnoho továren na PCB.

Při výpočtu charakteristické impedance vnitřního signálu diferenciální linky a jediné koncové linky najdete mezi Polar SI9000 a Allegro jen nepatrný rozdíl kvůli některým detailům, jako je tvar průřezu drátu. Pokud však jde o výpočet charakteristické impedance povrchového signálu, navrhuji, abyste místo modelu Surface zvolili model Coated, protože takové modely zohledňují existenci vrstvy odporu pájky, takže výsledky budou přesnější. Následuje částečný snímek impedance povrchové diferenciální linie vypočtené pomocí Polar SI9000 s ohledem na vrstvu odporu pájky:

Jak ovládat impedanci vedení DPS

Protože tloušťka vrstvy pájeného odporu není snadno kontrolovatelná, lze také použít přibližný přístup, jak doporučuje výrobce desky: odečtěte konkrétní hodnotu od výpočtu modelu povrchu. Doporučuje se, aby rozdílová impedance byla minus 8 ohmů a impedance jednoho konce minus 2 ohmy.

Diferenciální požadavky na PCB pro zapojení

(1) Určete režim zapojení, parametry a výpočet impedance. Pro směrování linek existují dva druhy rozdílových režimů: režim rozdílu řádků mikropáskových linek vnější vrstvy a režim rozdílu liniových pruhů vnitřní vrstvy. Impedanci lze vypočítat pomocí souvisejícího softwaru pro výpočet impedance (například POLAR-SI9000) nebo vzorce pro výpočet impedance pomocí rozumného nastavení parametrů.

(2) Paralelní izometrické čáry. Určete šířku čáry a mezery a při směrování striktně dodržujte vypočítanou šířku čáry a mezery. Mezery mezi dvěma řádky musí vždy zůstat nezměněny, to znamená, aby byly rovnoběžné. Existují dva způsoby rovnoběžnosti: jeden spočívá v tom, že tyto dvě čáry kráčejí ve stejné vrstvě vedle sebe, a druhý spočívá v tom, že tyto dvě čáry procházejí ve vrstvě překrývající se pod sebou. Obecně se snažte vyhnout se použití rozdílového signálu mezi vrstvami, a to zejména proto, že při skutečném zpracování DPS v procesu je kvůli kaskádové laminované přesnosti zarovnání mnohem nižší, než je stanoveno mezi přesností leptání a v procesu laminované ztráty dielektrika, nemůže zaručit rozdíl řádkování se rovná tloušťce mezivrstevného dielektrika, způsobí rozdíl mezi vrstvami rozdílu změny impedance. Doporučuje se použít rozdíl ve stejné vrstvě co nejvíce.