ללא בקרת עכבה, תיגרם השתקפות אות ועיוות ניכרים, וכתוצאה מכך כשל בתכנון. אותות נפוצים, כגון אוטובוס PCI, אוטובוס PCI-E, USB, Ethernet, זיכרון DDR, אות LVDS וכו ‘, כולם זקוקים לבקרת עכבה. Impedance control ultimately needs to be realized through PCB design, which also puts forward higher requirements for לוח PCB 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.

ניתן לחשב שיטות חיווט שונות כדי לקבל את ערך העכבה המתאים.

קווי מיקרוסטריפ

It consists of a strip of wire with the ground plane and dielectric in the middle. אם ניתן לשלוט על הקבוע הדיאלקטרי, רוחב הקו ומרחקו ממישור הקרקע, אז העכבה האופיינית שלו ניתנת לשליטה והדיוק יהיה בתוך ± 5%.

How to control PCB wiring impedance

סטריפליין

קו סרט הוא רצועת נחושת באמצע הדיאלקטרי בין שני מטוסים מוליכים. אם עובי הקו ורוחבו, הקבוע הדיאלקטרי של המדיום והמרחק בין מטוסי הקרקע של שתי השכבות ניתנים לשליטה, העכבה האופיינית לקו ניתנת לשליטה והדיוק הוא בתוך 10%.

How to control PCB wiring impedance

מבנה הלוח הרב שכבתי:

על מנת לשלוט היטב בעכבה PCB, יש להבין את מבנה ה- PCB:

בדרך כלל מה שאנו מכנים לוח רב שכבתי מורכב מלוח ליבה וגיליון מוצק למחצה למינציה יחד זה עם זה. לוח הליבה הוא לוחית נחושת קשה, ספציפית, בעלת שני לחמים, המהווה את החומר הבסיסי של הלוח המודפס. והחתיכה המרפאת למחצה מהווה את שכבת ההסתננות המכונה, ממלאת את תפקיד חיבור לוחית הליבה, למרות שיש עובי ראשוני מסוים, אך בתהליך הלחיצה עובי שלה יתרחשו כמה שינויים.

בדרך כלל שתי השכבות החיצוניות ביותר של שכבה מרובת שכבות הן שכבות רטובות, ושכבות נייר נחושת נפרדות משמשות מבחוץ לשתי השכבות הללו כרדיד הנחושת החיצוני. מפרט העובי המקורי של רדיד הנחושת החיצוני ורדיד הנחושת הפנימי הוא בדרך כלל 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ הוא בערך 35um או 1.4mil), אך לאחר סדרה של טיפול פני השטח, העובי הסופי של רדיד הנחושת החיצוני יגדל בדרך כלל בכ- 1 גר. רדיד הנחושת הפנימי הוא כיסוי הנחושת משני צידי לוח הליבה. העובי הסופי שונה מעט מהעובי המקורי, אך בדרך כלל הוא מצטמצם בכמה אום בגלל תחריט.

השכבה החיצונית ביותר של הלוח הרב שכבתי היא שכבת ההתנגדות לריתוך, וזה מה שאנו אומרים לעתים קרובות “שמן ירוק”, כמובן שזה יכול להיות גם צהוב או צבעים אחרים. עובי שכבת עמידות ההלחמה בדרך כלל לא קל לקבוע במדויק. השטח ללא רדיד נחושת על פני השטח מעט עבה יותר מהשטח עם רדיד נחושת, אך בגלל היעדר עובי רדיד הנחושת, כך שרדיד הנחושת עדיין בולט יותר, כאשר אנו נוגעים במשטח הלוח המודפס באצבעותינו יכולים להרגיש.

כאשר נעשה עובי מסוים של הלוח המודפס, מצד אחד, נדרשת בחירה סבירה של פרמטרי החומר, מצד שני, העובי הסופי של הגיליון המרופא למחצה יהיה קטן יותר מהעובי ההתחלתי. להלן מבנה למינציה טיפוסי של 6 שכבות:

How to control PCB wiring impedance

פרמטרים של PCB:

לצמחי PCB שונים יש הבדלים קלים בפרמטרים של PCB. באמצעות תקשורת עם תמיכה טכנית במפעל מעגלים, השגנו כמה נתוני פרמטרים של המפעל:

רדיד נחושת משטח:

ישנם שלושה עובי של רדיד נחושת שניתן להשתמש בהם: 12um, 18um ו- 35um. העובי הסופי לאחר הגמר הוא כ -44um, 50um ו- 67um.

צלחת ליבה: S1141A, FR-4 סטנדרטית, נפוצות שימוש בשתי צלחות נחושת. ניתן לקבוע את המפרט האופציונלי על ידי יצירת קשר עם היצרן.

טאבלט למחצה:

מפרטים (עובי מקורי) הם 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). העובי בפועל לאחר הלחיצה הוא בדרך כלל בערך 10-15um פחות מהערך המקורי. ניתן להשתמש במקסימום 3 טבליות מרפאות למחצה לאותה שכבת חדירה, והעובי של 3 טבליות למחצה לא יכול להיות זהה, ניתן להשתמש לפחות בחצי טבליה אחת שנרפאה, אך חלק מהיצרנים חייבים להשתמש בשניים לפחות . אם עובי החתיכה המרפאת למחצה אינו מספיק, ניתן לחרוט את רדיד הנחושת משני צידי לוח הליבה, ולאחר מכן ניתן לחבר את החתיכה שנרפאה למחצה משני הצדדים, כך שניתן יהיה לשכב שכבת חדירה עבה יותר. הושג.

שכבת ריתוך התנגדות:

עובי שכבת ההתנגדות להלחמה על רדיד הנחושת הוא C2≈8-10um. עובי שכבת ההתנגדות להלחמה על פני השטח ללא רדיד נחושת הוא C1, המשתנה עם עובי הנחושת על פני השטח. כאשר עובי הנחושת על פני השטח הוא 45um, C1≈13-15um, וכאשר עובי הנחושת על פני השטח הוא 70um, C1≈17-18um.

קטע חוצה:

היינו חושבים שחתך החוט של חוט הוא מלבן, אך הוא למעשה טרפז. אם ניקח את שכבת ה- TOP כדוגמה, כאשר עובי רדיד הנחושת הוא 1OZ, הקצה התחתון העליון של הטרפז קצר ב- 1MIL מהקצה התחתון התחתון. לדוגמה, אם רוחב הקו הוא 5MIL, הצד העליון והתחתון הם בערך 4MIL והצד התחתון והתחתון הם בערך 5MIL. ההבדל בין הקצוות העליונים והתחתונים קשור לעובי הנחושת. הטבלה הבאה מציגה את הקשר בין החלק העליון והתחתון של הטרפז בתנאים שונים.

How to control PCB wiring impedance

היתר: ההיתר של יריעות למחצה קשורות לעובי. הטבלה הבאה מציגה את עובי ועובי הפרמטרים של סוגים שונים של יריעות למחצה:

How to control PCB wiring impedance

הקבוע הדיאלקטרי של הצלחת קשור לחומר השרף המשמש. הקבוע הדיאלקטרי של צלחת FR4 הוא 4.2 – 4.7, ויורד עם עליית התדירות.

גורם אובדן דיאלקטרי: חומרים דיאלקטריים בפעולה של שדה חשמלי מתחלף, בשל חום וצריכת אנרגיה נקרא אובדן דיאלקטרי, המתבטא בדרך כלל על ידי גורם ההפסד הדיאלקטרי Tan δ. הערך הטיפוסי עבור S1141A הוא 0.015.

רוחב קו מינימלי ומרווח קווים להבטחת עיבוד: 4mil/4mil.

מבוא לכלי חישוב עכבה:

כאשר אנו מבינים את מבנה הלוח הרב שכבתי ושולטים בפרמטרים הנדרשים, אנו יכולים לחשב את העכבה באמצעות תוכנת EDA. אתה יכול להשתמש ב- Allegro לשם כך, אך אני ממליץ על Polar SI9000, שהוא כלי טוב לחישוב עכבה אופיינית וכיום הוא משמש כיום במפעלי PCB רבים.

בעת חישוב העכבה האופיינית של האות הפנימי הן של הקו הדיפרנציאלי והן של קו המסוף היחיד, תמצא הבדל קל בלבד בין Polar SI9000 לאלגרו בשל כמה פרטים, כגון צורת החתך החוט של החוט. עם זאת, אם בכדי לחשב את העכבה האופיינית לאות ה- Surface, אני מציע שתבחר את המודל המצופה במקום את מודל ה- Surface, מכיוון שמודלים כאלה לוקחים בחשבון את קיומה של שכבת התנגדות הלחמה, כך שהתוצאות יהיו מדויקות יותר. להלן צילום מסך חלקי של עכבת קו ההפרש המשטחי המחושב באמצעות Polar SI9000 בהתחשב בשכבת ההתנגדות להלחמה:

How to control PCB wiring impedance

מכיוון שאי אפשר לשלוט בעובי שכבת ההתנגדות ללחמה, ניתן להשתמש בגישה משוערת, כפי שהומלץ על ידי יצרן הלוח: הפחת ערך מסוים מחשבון דגם השטח. מומלץ שהעכבה הדיפרנציאלית תהיה מינוס 8 אוהם והעכבה הקצה היחיד תהיה מינוס 2 אוהם.

דרישות PCB דיפרנציאליות לחיווט

(1) קבע את מצב החיווט, הפרמטרים וחישוב העכבה. ישנם שני סוגים של מצבי הבדל לניתוב קווים: מצב הפרש קו מיקרו -פס של השכבה החיצונית ומצב הפרש קו פסי שכבה פנימי. ניתן לחשב את העכבה באמצעות תוכנת חישוב עכבה קשורה (כגון POLAR-SI9000) או נוסחת חישוב עכבה באמצעות הגדרת פרמטרים סבירים.

(2) קווים איזומטרים מקבילים. קבע את רוחב הקו והמרווח, ועקוב בקפדנות אחר רוחב הקו והמרווח המחושב בעת ניתוב. המרווח בין שני קווים חייב תמיד להישאר ללא שינוי, כלומר להישאר מקביל. ישנן שתי דרכים של מקביליות: האחת היא ששני הקווים הולכים באותה שכבה זה לצד זה, והשנייה היא ששני הקווים הולכים בשכבה היתרה-מתחת. באופן כללי נסה להימנע משימוש באות ההבדל בין השכבות, כלומר מכיוון שבעיבוד בפועל של PCB בתהליך, בשל דיוק היישור הלמינציה המדורג נמוך בהרבה מהסופק בין דיוק התחריט, ובתהליך של אובדן דיאלקטרי למינציה, לא יכול להבטיח מרווח קו ההבדל שווה לעובי הדיאלקטרי הבין שכבתי, יגרום להבדל בין השכבות של ההבדל בשינוי העכבה. מומלץ להשתמש בהפרש בתוך אותה שכבה ככל האפשר.