કેવી રીતે નિયંત્રિત કરવું પીસીબી અવરોધ?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. સામાન્ય સંકેતો, જેમ કે PCI બસ, PCI-E બસ, USB, ઈથરનેટ, DDR મેમરી, LVDS સિગ્નલ, વગેરે, બધાને અવરોધ નિયંત્રણની જરૂર છે. પીસીબી ડિઝાઇન દ્વારા આખરે ઈમ્પેડન્સ કંટ્રોલને સાકાર કરવાની જરૂર છે, જે પીસીબી બોર્ડ ટેકનોલોજી માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતોને પણ આગળ ધપાવે છે. પીસીબી ફેક્ટરી સાથે વાતચીત કર્યા પછી અને ઇડીએ સ softwareફ્ટવેરના ઉપયોગ સાથે જોડાયા પછી, વાયરિંગની અવબાધ સિગ્નલ અખંડિતતાની જરૂરિયાતો અનુસાર નિયંત્રિત થાય છે.

અનુરૂપ અવબાધ મૂલ્ય મેળવવા માટે વિવિધ વાયરિંગ પદ્ધતિઓની ગણતરી કરી શકાય છે.

Microstrip lines

• It consists of a strip of wire with the ground plane and dielectric in the middle. જો ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ, લાઇનની પહોળાઇ અને ગ્રાઉન્ડ પ્લેનથી તેનું અંતર નિયંત્રિત છે, તો તેની લાક્ષણિકતા અવબાધ નિયંત્રિત છે, અને ચોકસાઈ ± 5%ની અંદર હશે.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

પટ્ટી

રિબિન લાઇન બે સંચાલિત વિમાનો વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિકની મધ્યમાં તાંબાની પટ્ટી છે. 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:

PCB અવરોધને સારી રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે, PCB ની રચનાને સમજવી જરૂરી છે:

સામાન્ય રીતે જેને આપણે મલ્ટિલેયર બોર્ડ કહીએ છીએ તે કોર પ્લેટ અને સેમી-સોલિફાઇડ શીટથી બનેલું છે જે એકબીજા સાથે લેમિનેટેડ છે. કોર બોર્ડ હાર્ડ, ચોક્કસ જાડાઈ, બે બ્રેડ કોપર પ્લેટ છે, જે પ્રિન્ટેડ બોર્ડની મૂળભૂત સામગ્રી છે. અને અર્ધ-ઉપચારિત ભાગ કહેવાતા ઘૂસણખોરીનું સ્તર બનાવે છે, કોર પ્લેટને બંધ કરવાની ભૂમિકા ભજવે છે, જો કે ત્યાં ચોક્કસ પ્રારંભિક જાડાઈ છે, પરંતુ તેની જાડાઈને દબાવવાની પ્રક્રિયામાં કેટલાક ફેરફારો થશે.

સામાન્ય રીતે મલ્ટિલેયરનાં બાહ્યતમ બે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરો ભીના સ્તરો હોય છે, અને આ બે સ્તરોની બહાર બાહ્ય તાંબાના વરખ તરીકે અલગ કોપર ફોઇલ સ્તરોનો ઉપયોગ થાય છે. બાહ્ય કોપર વરખ અને આંતરિક કોપર વરખની મૂળ જાડાઈ સ્પષ્ટીકરણ સામાન્ય રીતે 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ આશરે 35um અથવા 1.4mil છે), પરંતુ સપાટીની સારવારની શ્રેણી પછી, બાહ્ય તાંબાના વરખની અંતિમ જાડાઈ સામાન્ય રીતે લગભગ વધશે 1 ઓઝેડ. આંતરિક કોપર વરખ કોર પ્લેટની બંને બાજુઓ પર કોપર આવરણ છે. અંતિમ જાડાઈ મૂળ જાડાઈથી થોડો અલગ પડે છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે તે કોતરણીને કારણે ઘણી ઉંમરે ઘટે છે.

The outermost layer of the multilayer board is the welding resistance layer, which is what we often say “green oil”, of course, it can also be yellow or other colors. 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. નીચે એક લાક્ષણિક 6-સ્તર લેમિનેટેડ માળખું છે:

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:

સપાટી કોપર વરખ:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. સમાપ્ત કર્યા પછી અંતિમ જાડાઈ લગભગ 44um, 50um અને 67um છે.

કોર પ્લેટ: એસ 1141 એ, સ્ટાન્ડર્ડ એફઆર -4, બે બ્રેડવાળી કોપર પ્લેટોનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે. ઉત્પાદકનો સંપર્ક કરીને વૈકલ્પિક વિશિષ્ટતાઓ નક્કી કરી શકાય છે.

Semi-cured tablet:

વિશિષ્ટતાઓ (મૂળ જાડાઈ) 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm) છે. દબાવ્યા પછી વાસ્તવિક જાડાઈ સામાન્ય મૂલ્ય કરતાં લગભગ 10-15um ઓછી હોય છે. સમાન ઘૂસણખોરીના સ્તર માટે મહત્તમ 3 અર્ધ-ઉપચારિત ગોળીઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને 3 અર્ધ-ઉપચારિત ગોળીઓની જાડાઈ સમાન ન હોઈ શકે, ઓછામાં ઓછી અડધી ઉપચારિત ગોળીઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ કેટલાક ઉત્પાદકોએ ઓછામાં ઓછા બેનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ . જો અર્ધ-ઉપચારિત ભાગની જાડાઈ પૂરતી નથી, તો કોર પ્લેટની બંને બાજુએ કોપર વરખ ખોદવામાં આવી શકે છે, અને પછી અર્ધ-ઉપચારિત ભાગને બંને બાજુએ બંધ કરી શકાય છે, જેથી જાડા ઘૂસણખોરીનું સ્તર બની શકે. હાંસલ કર્યું.

પ્રતિકાર વેલ્ડીંગ સ્તર:

કોપર વરખ પર સોલ્ડર પ્રતિકાર સ્તરની જાડાઈ C2≈8-10um છે. કોપર વરખ વગર સપાટી પર સોલ્ડર પ્રતિકાર સ્તરની જાડાઈ સી 1 છે, જે સપાટી પર તાંબાની જાડાઈ સાથે બદલાય છે. જ્યારે સપાટી પર તાંબાની જાડાઈ 45um, C1≈13-15um, અને જ્યારે સપાટી પર તાંબાની જાડાઈ 70um, C1≈17-18um હોય છે.

ટ્રાવર્સ વિભાગ:

અમે વિચારીશું કે વાયરનો ક્રોસ સેક્શન લંબચોરસ છે, પરંતુ તે વાસ્તવમાં ટ્રેપેઝોઇડ છે. ઉદાહરણ તરીકે ટોચનું સ્તર લેવું, જ્યારે કોપર વરખની જાડાઈ 1OZ હોય છે, ત્યારે ટ્રેપેઝોઇડની ઉપરની નીચેની ધાર નીચલા તળિયાની ધાર કરતા 1MIL ટૂંકી હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો રેખાની પહોળાઈ 5MIL છે, તો ઉપર અને નીચેની બાજુઓ લગભગ 4MIL છે અને નીચે અને નીચેની બાજુઓ લગભગ 5MIL છે. 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

અનુમતિ: અર્ધ-ઉપચારિત શીટ્સની અનુમતિ જાડાઈ સાથે સંબંધિત છે. નીચેનું કોષ્ટક વિવિધ પ્રકારની અર્ધ-ઉપચારિત શીટ્સની જાડાઈ અને અનુમતિના પરિમાણો દર્શાવે છે:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

પ્લેટની ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ વપરાયેલી રેઝિન સામગ્રી સાથે સંબંધિત છે. FR4 પ્લેટનું ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ 4.2 – 4.7 છે, અને ફ્રીક્વન્સીના વધારા સાથે ઘટે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન પરિબળ: વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી, ગરમી અને ઉર્જા વપરાશને કારણે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કહેવાય છે, સામાન્ય રીતે ડાઇલેક્ટ્રિક લોસ ફેક્ટર ટેન expressed દ્વારા વ્યક્ત થાય છે. S1141A માટે લાક્ષણિક મૂલ્ય 0.015 છે.

મશીનની ખાતરી કરવા માટે ન્યૂનતમ લાઇન પહોળાઈ અને લાઇન અંતર: 4mil/4mil.

અવબાધ ગણતરી સાધન પરિચય:

જ્યારે આપણે મલ્ટિલેયર બોર્ડની રચનાને સમજીએ અને જરૂરી પરિમાણોને માસ્ટર કરીએ, ત્યારે આપણે EDA સોફ્ટવેર દ્વારા અવબાધની ગણતરી કરી શકીએ છીએ. તમે આ કરવા માટે એલેગ્રોનો ઉપયોગ કરી શકો છો, પરંતુ હું ધ્રુવીય એસઆઈ 9000 ની ભલામણ કરું છું, જે લાક્ષણિક અવબાધની ગણતરી માટે એક સારું સાધન છે અને હવે ઘણા પીસીબી ફેક્ટરીઓ દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

વિભેદક રેખા અને સિંગલ ટર્મિનલ લાઇન બંનેના આંતરિક સંકેતની લાક્ષણિક અવબાધની ગણતરી કરતી વખતે, તમને કેટલીક વિગતોને કારણે ધ્રુવીય SI9000 અને એલેગ્રો વચ્ચે માત્ર થોડો તફાવત મળશે, જેમ કે વાયરના ક્રોસ સેક્શનનો આકાર. જો કે, જો તે સપાટીના સંકેતની લાક્ષણિક અવરોધની ગણતરી કરવા માટે હોય, તો હું સૂચું છું કે તમે સપાટી મોડેલને બદલે કોટેડ મોડેલ પસંદ કરો, કારણ કે આવા મોડેલો સોલ્ડર પ્રતિકાર સ્તરના અસ્તિત્વને ધ્યાનમાં લે છે, તેથી પરિણામો વધુ સચોટ હશે. સોલ્ડર પ્રતિકાર સ્તરને ધ્યાનમાં લેતા ધ્રુવીય SI9000 સાથે ગણતરી કરેલ સપાટી વિભેદક રેખા અવબાધનો નીચેનો આંશિક સ્ક્રીનશોટ છે:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

સોલ્ડર રેઝિસ્ટ લેયરની જાડાઈ સરળતાથી નિયંત્રિત થતી ન હોવાથી, બોર્ડ ઉત્પાદક દ્વારા ભલામણ મુજબ અંદાજિત અભિગમનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે: સરફેસ મોડેલની ગણતરીમાંથી ચોક્કસ મૂલ્યને બાદ કરો. એવી ભલામણ કરવામાં આવે છે કે વિભેદક અવબાધ માઇનસ 8 ઓહ્મ અને સિંગલ-એન્ડ ઇમ્પેડન્સ માઇનસ 2 ઓહ્મ હોવું જોઈએ.

વાયરિંગ માટે વિભેદક પીસીબી આવશ્યકતાઓ

(1) વાયરિંગ મોડ, પરિમાણો અને અવબાધ ગણતરી નક્કી કરો. લાઇન રૂટીંગ માટે બે પ્રકારના તફાવત મોડ્સ છે: બાહ્ય સ્તર માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇન તફાવત મોડ અને આંતરિક સ્તર સ્ટ્રીપ લાઇન તફાવત મોડ. સંબંધિત અવબાધ ગણતરી સોફ્ટવેર (જેમ કે POLAR-SI9000) અથવા અવબાધ ગણતરી સૂત્ર દ્વારા વાજબી પરિમાણ સેટિંગ દ્વારા અવબાધની ગણતરી કરી શકાય છે.

(2) સમાંતર આઇસોમેટ્રિક રેખાઓ. રેખાની પહોળાઈ અને અંતર નક્કી કરો, અને રૂટિંગ કરતી વખતે ગણતરી કરેલ રેખા પહોળાઈ અને અંતરનું સખત પાલન કરો. બે રેખાઓ વચ્ચેનું અંતર હંમેશા યથાવત રહેવું જોઈએ, એટલે કે સમાંતર રાખવું. 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. સામાન્ય રીતે સ્તરો વચ્ચેના તફાવત સિગ્નલનો ઉપયોગ કરવાનું ટાળવાનો પ્રયાસ કરો, એટલે કે પ્રક્રિયામાં PCB ની વાસ્તવિક પ્રક્રિયામાં, કેસ્કેડીંગ લેમિનેટેડ ગોઠવણીની ચોકસાઈ એચિંગ ચોકસાઇ વચ્ચે પૂરી પાડવામાં આવેલ કરતાં ઘણી ઓછી છે, અને લેમિનેટેડ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાનની પ્રક્રિયામાં, તફાવત રેખા અંતર બાંયધરી આપી શકતું નથી અંતરાલ ડાઇલેક્ટ્રિકની જાડાઈ જેટલું છે, અવરોધ પરિવર્તનના તફાવતના સ્તરો વચ્ચે તફાવતનું કારણ બનશે. શક્ય તેટલા જ સ્તરમાં તફાવતનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.