Hogyan lehet irányítani PCB impedancia?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. A közös jelek, például a PCI busz, a PCI-E busz, az USB, az Ethernet, a DDR memória, az LVDS jel stb., Mind impedancia szabályozást igényelnek. Impedance control ultimately needs to be realized through PCB design, which also puts forward higher requirements for PCB board technology. After communication with PCB factory and combined with the use of EDA software, the impedance of wiring is controlled according to the requirements of signal integrity.

Különféle huzalozási módszereket lehet kiszámítani a megfelelő impedancia érték eléréséhez.

Microstrip lines

• Egy huzalcsíkból áll, földelési síkkal és dielektrikummal a közepén. Ha a dielektromos állandó, a vonal szélessége és az alap síktól való távolsága szabályozható, akkor a jellemző impedancia szabályozható, és a pontosság ± 5%-on belül lesz.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Csíkvonal

A szalagvonal egy rézcsík a dielektrikum közepén két vezető sík között. 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:

A PCB impedancia megfelelő szabályozása érdekében meg kell érteni a PCB szerkezetét:

Általában az, amit többrétegű lemeznek nevezünk, maglemezből és egymással együtt laminált félig megszilárdult lemezből áll. A maglap kemény, meghatározott vastagságú, kétkenyeres rézlemez, amely a nyomtatott tábla alapanyaga. And the semi-cured piece constitutes the so-called infiltration layer, plays the role of bonding the core plate, although there is a certain initial thickness, but in the process of pressing its thickness will occur some changes.

Általában a többrétegű legkülső két dielektromos réteg nedvesített réteg, és különálló rézfólia rétegeket használnak e két réteg külső részén külső rézfóliaként. A külső rézfólia és a belső rézfólia eredeti vastagsági előírása általában 0.5 oz, 1 OZ, 2 OZ (1 OZ körülbelül 35 um vagy 1.4 mm), de egy sor felületkezelés után a külső rézfólia végső vastagsága általában kb. 1 UNCIA. A belső rézfólia a maglemez mindkét oldalán található rézborítás. A végső vastagság alig különbözik az eredeti vastagságtól, de a maratás miatt általában több um -rel csökken.

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.

Ha a nyomtatott tábla adott vastagságát készítik, egyrészt az anyagparaméterek ésszerű megválasztása szükséges, másrészt a félig kikeményedett lemez végső vastagsága kisebb lesz, mint a kezdeti vastagság. A következő egy tipikus 6 rétegű laminált szerkezet:

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:

Felületi rézfólia:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. A végső vastagság befejezés után körülbelül 44um, 50um és 67um.

Mag lemez: S1141A, szabványos FR-4, általában két panírozott rézlemezt használnak. Az opcionális specifikációkat a gyártóval való kapcsolatfelvétel alapján lehet meghatározni.

Semi-cured 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. Ugyanazon infiltrációs réteghez legfeljebb 3 félig pácolt tabletta használható, és 3 félig kikeményedett tabletta vastagsága nem lehet azonos, legalább egy félig kikeményedett tabletta használható, de egyes gyártóknak legalább kettőt kell használniuk . Ha a félig kikeményedett darab vastagsága nem elegendő, akkor a maglemez mindkét oldalán levő rézfólia maratható, majd a félig kikeményedett darab mindkét oldalán ragasztható, így vastagabb beszivárgó réteget lehet kialakítani. elért.

Ellenálláshegesztési réteg:

A forrasztásálló réteg vastagsága a rézfólián C2≈8-10um. A forrasztásálló réteg vastagsága a felületen rézfólia nélkül C1, amely a felületen lévő réz vastagságától függően változik. Ha a réz vastagsága a felületen 45um, C1≈13-15um, és ha a réz vastagsága a felületen 70um, C1≈17-18um.

Keresztmetszet:

Azt gondolnánk, hogy a vezeték keresztmetszete téglalap, de valójában trapéz. Példaként a TOP réteget tekintve, ha a rézfólia vastagsága 1OZ, a trapéz felső alsó széle 1 MIL -rel rövidebb, mint az alsó alsó széle. Például, ha a vonal szélessége 5 MIL, akkor a felső és alsó oldala körülbelül 4 MIL, az alsó és alsó oldala pedig körülbelül 5 MIL. A felső és alsó élek közötti különbség a réz vastagságával függ össze. Az alábbi táblázat bemutatja a trapéz felső és alsó kapcsolatait különböző körülmények között.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Megengedhetőség: A félig kikeményedett lemezek áteresztőképessége a vastagsággal függ össze. Az alábbi táblázat a különböző típusú félig keményített lemezek vastagságát és áteresztési paramétereit mutatja be:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

A lemez dielektromos állandója a felhasznált gyantaanyaghoz kapcsolódik. Az FR4 lemez dielektromos állandója 4.2 – 4.7, és a frekvencia növekedésével csökken.

Dielektromos veszteségtényező: a dielektromos anyagokat váltakozó elektromos tér hatására, a hő- és energiafogyasztás miatt dielektromos veszteségnek nevezzük, amelyet általában Tan δ dielektromos veszteségi tényezővel fejeznek ki. Az S1141A tipikus értéke 0.015.

Minimális sortávolság és sorköz a megmunkálás biztosítása érdekében: 4mil/4mil.

Az impedanciaszámító eszköz bevezetése:

Amikor megértjük a többrétegű kártya szerkezetét és elsajátítjuk a szükséges paramétereket, az impedanciát az EDA szoftver segítségével tudjuk kiszámítani. Ehhez használhatja az Allegro -t, de én a Polar SI9000 -et javaslom, amely jó eszköz a jellegzetes impedancia kiszámításához, és ma már sok PCB -gyár használja.

A differenciálvonal és az egyetlen kapocsvonal belső jelének jellemző impedanciájának kiszámításakor néhány részlet, például a huzal keresztmetszete miatt csak kismértékű különbséget talál a Polar SI9000 és az Allegro között. Ha azonban a Surface jel jellemző impedanciáját kell kiszámítani, javaslom, hogy a Surface modell helyett a Coated modellt válassza, mert az ilyen modellek figyelembe veszik a forrasztási ellenállási réteg meglétét, így az eredmények pontosabbak lesznek. Az alábbiakban részleges képernyőkép látható a felületi differenciális vonalimpedanciáról, amelyet Polar SI9000 készülékkel számoltak, figyelembe véve a forrasztási ellenállási réteget:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Mivel a forrasztásgátló réteg vastagsága nem könnyen szabályozható, hozzávetőleges megközelítés is alkalmazható, amint azt a lap gyártója ajánlja: vonjon le egy adott értéket a Surface modell számításából. Ajánlott, hogy a differenciális impedancia mínusz 8 ohm, az egyvégű impedancia pedig mínusz 2 ohm legyen.

Különböző NYÁK -követelmények a kábelezéshez

(1) Határozza meg a bekötési módot, a paramétereket és az impedancia számítását. A vonalvezetéshez kétféle különbségmód létezik: a külső réteg mikroszalagos vonalkülönbség -módja és a belső rétegszalag -vonalkülönbség -mód. Az impedancia kiszámítható a kapcsolódó impedancia-számítási szoftverrel (például POLAR-SI9000) vagy az impedancia-számítási képlettel az ésszerű paraméterek beállításával.

(2) Párhuzamos izometrikus egyenesek. Határozza meg a vonal szélességét és távolságát, és szigorúan kövesse a számított vonalszélességet és távolságot az útvonaltervezés során. A két sor közötti távolságnak mindig változatlannak kell maradnia, azaz párhuzamosnak kell maradnia. 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. Általában próbálja meg elkerülni a rétegek közötti különbségjel használatát, nevezetesen azért, mert a folyamatban lévő PCB tényleges feldolgozásakor a kaszkád laminált igazítás miatt a pontosság jóval alacsonyabb, mint a maratási pontosság és a laminált dielektromos veszteség között, nem tudja garantálni a különbséget a sortávolság megegyezik a rétegközi dielektrikum vastagságával, ez okozza a különbséget az impedanciaváltozás különbségének rétegei között. Javasoljuk, hogy a különbséget lehetőleg ugyanazon a rétegen belül használja.