Hoe kontrolearje PCB impedance?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Common signals, such as PCI bus, PCI-E bus, USB, Ethernet, DDR memory, LVDS signal, etc., all need impedance control. Impedânsjekontrôle moat úteinlik wurde realisearre fia PCB -ûntwerp, dat ek hegere easken stelt foar PCB -boerdtechnology. Nei kommunikaasje mei PCB -fabryk en kombineare mei it brûken fan EDA -software, wurdt de impedânsje fan bedrading regele neffens de easken fan sinjaalyntegriteit.

Ferskate wiringmetoaden kinne wurde berekkene om de oerienkommende impedanswearde te krijen.

Microstrip rigels

• It bestiet út in stripe tried mei it grûnflak en dielektrike yn ‘t midden. As de dielektrike konstante, de breedte fan ‘e line, en de ôfstân fan it grûnflak kontrolearber binne, dan is de karakteristike impedânsje dêrfan kontrolearber, en sil de krektens binnen ± 5%wêze.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Stripline

In lintline is in strook koper yn ‘e midden fan it dielektrike tusken twa geleidende fleantugen. As de dikte en breedte fan ‘e line, de dielektrike konstante fan it medium, en de ôfstân tusken de grûnflakken fan’ e twa lagen kontrolearber binne, is de karakteristike impedânsje fan ‘e line kontrolearber, en is de krektens binnen 10%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

De struktuer fan mearlaach boerd:

Om PCB -impedânsje goed te kontrolearjen, is it needsaaklik de struktuer fan PCB te begripen:

Meastentiids bestiet wat wy multilayer board neame út kearnplaat en semi-stevich blêd tegearre mei elkoar laminaat. Core board is in hurde, spesifike dikte, twa brea koperplaat, dat is it basismateriaal fan it printe boerd. En it semi-genêze stik foarmet de saneamde infiltrasjelaach, spilet de rol fan bonding fan ‘e kearnplaat, hoewol d’r in bepaalde initial dikte is, mar yn it proses fan drukken sil de dikte d’r wat feroaringen yn foarkomme.

Gewoanlik binne de bûtenste twa dielektrike lagen fan in mearlaach wettige lagen, en wurde aparte koperfolielagen oan ‘e bûtenkant fan dizze twa lagen brûkt as de bûtenste koperfolie. De orizjinele dikte -spesifikaasje fan bûtenste koperfolie en ynderlike koperfolie is oer it algemien 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ is sawat 35um as 1.4mil), mar nei in searje oerflaktebehandeling sil de definitive dikte fan bûtenste koperfolie oer it algemien tanimme mei sawat 1OZ. De binnenste koperfolie is de koperbedekking oan beide kanten fan ‘e kearnplaat. De definitive dikte ferskilt net folle fan ‘e orizjinele dikte, mar it wurdt oer it algemien fermindere troch ferskate um fanwege etsen.

De bûtenste laach fan it mearlagerige boerd is de lasweerstandslaach, dat is wat wy faaks “griene oalje” sizze, fansels kin it ek giel wêze as oare kleuren. 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.

As in bepaalde dikte fan it printe boerd wurdt makke, is oan ‘e iene kant ridlike kar fan materiaalparameters fereaske, oan’ e oare kant sil de definitive dikte fan it semi-genêze blêd lytser wêze dan de initial dikte. It folgjende is in typyske 6-laach gelamineerde struktuer:

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:

Oerflak koperfolie:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. De definitive dikte nei ôfrin is sawat 44um, 50um en 67um.

Kearnplaat: S1141A, standert FR-4, twa paneare koperplaten wurde faak brûkt. De opsjonele spesifikaasjes kinne wurde bepaald troch kontakt op te nimmen mei de fabrikant.

Semi-genêzen tablet:

Specifications (original thickness) are 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). The actual thickness after pressing is usually about 10-15um less than the original value. In maksimum fan 3 semi-genêzen tablets kinne wurde brûkt foar deselde ynfiltrasjelaach, en de dikte fan 3 semi-genêzen tablets kin net itselde wêze, teminsten ien heal genêze tablets kinne wurde brûkt, mar guon fabrikanten moatte op syn minst twa brûke . As de dikte fan it semi-genêze stik net genôch is, kin de koperfolie oan beide kanten fan ‘e kearnplaat wurde etsen, en dan kin it semi-genêze stik oan beide kanten wurde bondele, sadat in dikkere infiltraasjelaach kin wurde berikt.

Ferset lassen laach:

De dikte fan ‘e solderresist laach op’ e koperfolie is C2≈8-10um. De dikte fan ‘e soldeerbestindige laach op it oerflak sûnder koperfolie is C1, dy’t ferskilt mei de dikte fan koper op it oerflak. As de dikte fan koper op it oerflak 45um is, C1≈13-15um, en as de dikte fan koper op it oerflak 70um is, C1≈17-18um.

Traverse section:

We would think that the cross section of a wire is a rectangle, but it’s actually a trapezoid. Taking the TOP layer as an example, when the thickness of copper foil is 1OZ, the upper bottom edge of trapezoid is 1MIL shorter than the lower bottom edge. For example, if the line width is 5MIL, then the top and bottom sides are about 4MIL and the bottom and bottom sides are about 5MIL. The difference between top and bottom edges is related to copper thickness. The following table shows the relationship between top and bottom of trapezoid under different conditions.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Permittivity: The permittivity of semi-cured sheets is related to thickness. The following table shows the thickness and permittivity parameters of different types of semi-cured sheets:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

The dielectric constant of the plate is related to the resin material used. The dielectric constant of FR4 plate is 4.2 — 4.7, and decreases with the increase of frequency.

Dielectric loss factor: dielectric materials under the action of alternating electric field, due to heat and energy consumption is called dielectric loss, usually expressed by dielectric loss factor Tan δ. The typical value for S1141A is 0.015.

Minimum line width and line spacing to ensure machining: 4mil/4mil.

Impedance calculation tool introduction:

When we understand the structure of the multilayer board and master the required parameters, we can calculate the impedance through EDA software. Jo kinne Allegro brûke om dit te dwaan, mar ik advisearje Polar SI9000, dat is in goed ark foar it berekkenjen fan karakteristike impedânsje en wurdt no brûkt troch in protte PCB -fabriken.

By it berekkenjen fan de karakteristike impedânsje fan it binnenste sinjaal fan sawol de differinsjaal line as de ienige terminalline, sille jo mar in lyts ferskil fine tusken Polar SI9000 en Allegro fanwegen guon details, lykas de foarm fan ‘e krúsdiel fan’ e draad. As it lykwols is om de karakteristike impedânsje fan it Surface -sinjaal te berekkenjen, stel ik foar dat jo it Coated -model kieze ynstee fan it Surface -model, om’t sokke modellen rekken hâlde mei it bestean fan solderresistinsje -laach, sadat de resultaten krekter sille wêze. It folgjende is in foar in part skermôfbylding fan ‘e oerflakdifferensialline -impedânsje berekkene mei Polar SI9000 sjoen de solderresistinsje -laach:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Om’t de dikte fan ‘e solderresist -laach net maklik wurdt kontroleare, kin in benaderde oanpak ek wurde brûkt, lykas oanrikkemandearre troch de boerdfabrikant: subtract in spesifike wearde fan’ e berekkening fan it oerflakmodel. It wurdt oanrikkemandearre dat de differinsjaal-impedânsje minus 8 ohm is en de ien-ein-impedânsje minus 2 ohm is.

Differinsjele PCB -easken foar wiring

(1) Bepaal de wiring -modus, parameters en impedansberekkening. D’r binne twa soarten ferskilmodi foar line routing: modus foar uterste laach mikrostrip line ferskil en modus foar ferskil yn ynterne laach strip line. Impedânsje kin wurde berekkene troch besibbe software foar impedansberekkening (lykas POLAR-SI9000) of formule foar berekkening fan impedânsje fia ridlike parameterynstelling.

(2) Parallelle isometryske rigels. Bepaal de rigelbreedte en ôfstân, en folgje strikt de berekkene linebreedte en ôfstân by routing. De ôfstân tusken twa rigels moat altyd ûnferoare bliuwe, dat is, parallel bliuwe. D’r binne twa manieren fan parallellisme: ien is dat de twa rigels yn deselde side-by-side laach rinne, en de oare is dat de twa rigels yn ‘e over-under laach rinne. Besykje yn ‘t algemien it gebrûk fan it ferskilssignaal tusken de lagen te foarkommen, nammentlik om’t yn’ e eigentlike ferwurking fan PCB yn it proses, fanwegen de kaskadearjende gelamineerde útrjochtingsnauwkeurigens folle leger is dan levere tusken de etspresinsje, en yn it proses fan gelamineerd dielektrysk ferlies, kin net garandearje dat ferskil line -ôfstân gelyk is oan de dikte fan it dielektrike ynterlayer, sil it ferskil feroarsaakje tusken de lagen fan it ferskil fan impedansferoaring. It is recommended to use the difference within the same layer as much as possible.