制御方法 PCB インピーダンス？

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. 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.

対応するインピーダンス値を取得するために、さまざまな配線方法を計算できます。

Microstrip lines

•グランドプレーンと誘電体が中央にある一片のワイヤで構成されています。 誘電率、ラインの幅、およびグランドプレーンからの距離が制御可能である場合、その特性インピーダンスは制御可能であり、精度は±5％以内になります。

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

ストリップライン

リボンラインは、XNUMXつの導電面の間の誘電体の中央にある銅のストリップです。 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%.

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The structure of multi-layer board:

PCBインピーダンスを適切に制御するには、PCBの構造を理解する必要があります。

通常、多層基板と呼ばれるものは、コアプレートと半凝固シートが互いに積層されたものです。 コアボードは、プリント基板の基本材料である、硬くて特定の厚さのXNUMXつのパンの銅板です。 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.

通常、多層の最も外側のXNUMXつの誘電体層は接液層であり、これらXNUMXつの層の外側に別々の銅箔層が外側の銅箔として使用されます。 外側の銅箔と内側の銅箔の元の厚さの仕様は、通常0.5オンス、1Z、2OZ（1OZは約35umまたは1.4mil）ですが、一連の表面処理の後、外側の銅箔の最終的な厚さは一般に約1オンス。 内側の銅箔は、コアプレートの両側を覆う銅です。 最終的な厚みは元の厚みとほとんど変わりませんが、エッチングにより一般的に数μm減少します。

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.

プリント基板の特定の厚さが作られるとき、一方では、材料パラメータの合理的な選択が必要であり、他方では、半硬化シートの最終的な厚さは、最初の厚さよりも薄くなります。 以下は、典型的な6層の積層構造です。

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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:

表面銅箔：

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. 仕上げ後の最終的な厚さは約44um、50um、67umです。

Core plate: S1141A, standard FR-4, two breaded copper plates are commonly used. The optional specifications can be determined by contacting the manufacturer.

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. 同じ浸透層に最大3つの半硬化錠剤を使用でき、3つの半硬化錠剤の厚さを同じにすることはできません。少なくともXNUMXつの半硬化錠剤を使用できますが、一部のメーカーは少なくともXNUMXつを使用する必要があります。 。 If the thickness of the semi-cured piece is not enough, the copper foil on both sides of the core plate can be etched off, and then the semi-cured piece can be bonded on both sides, so that a thicker infiltration layer can be achieved.

抵抗溶接層：

銅箔上のソルダーレジスト層の厚さはC2≈8-10umです。 銅箔のない表面のソルダーレジスト層の厚さはC1であり、これは表面の銅の厚さによって異なります。 表面の銅の厚さが45umの場合、C1≈13-15um、表面の銅の厚さが70umの場合、C1≈17-18um。

Traverse section:

ワイヤーの断面は長方形だと思いますが、実際は台形です。 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. たとえば、線幅が5MILの場合、上面と下面は約4MILで、下面と下面は約5MILです。 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.

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誘電率：半硬化シートの誘電率は厚さに関係します。 次の表は、さまざまなタイプの半硬化シートの厚さと誘電率のパラメータを示しています。

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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.

誘電損失係数：熱とエネルギーの消費により、交流電界の作用下にある誘電材料は誘電損失と呼ばれ、通常、誘電損失係数Tanδで表されます。 S1141Aの標準値は0.015です。

機械加工を確実にするための最小線幅と線間隔：4mil / 4mil。

インピーダンス計算ツールの紹介：

多層基板の構造を理解し、必要なパラメータを習得すると、EDAソフトウェアを使用してインピーダンスを計算できます。 Allegroを使用してこれを行うことができますが、特性インピーダンスを計算するための優れたツールであり、現在多くのPCB工場で使用されているPolarSI9000をお勧めします。

差動ラインと単一端子ラインの両方の内部信号の特性インピーダンスを計算すると、ワイヤの断面の形状などの詳細により、PolarSI9000とAllegroの間にわずかな違いしか見られません。 ただし、表面信号の特性インピーダンスを計算する場合は、表面モデルではなくコーティングモデルを選択することをお勧めします。このようなモデルでは、はんだ抵抗層の存在が考慮されているため、結果がより正確になります。 The following is a partial screenshot of the surface differential line impedance calculated with Polar SI9000 considering the solder resistance layer:

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ソルダーレジスト層の厚さは簡単に制御できないため、ボードメーカーが推奨する近似アプローチを使用することもできます。つまり、表面モデルの計算から特定の値を差し引きます。 差動インピーダンスはマイナス8オーム、シングルエンドインピーダンスはマイナス2オームにすることをお勧めします。

配線のための差動PCB要件

（1）配線モード、パラメータ、インピーダンス計算を決定します。 ラインルーティングには、外層マイクロストリップライン差分モードと内層ストリップライン差分モードの9000種類の差分モードがあります。 インピーダンスは、関連するインピーダンス計算ソフトウェア（POLAR-SIXNUMXなど）または妥当なパラメータ設定によるインピーダンス計算式で計算できます。

（2）平行なアイソメ線。 線の幅と間隔を決定し、ルーティングするときは計算された線の幅と間隔に厳密に従ってください。 XNUMXつの線の間の間隔は、常に変更しないでおく必要があります。つまり、平行を保つ必要があります。 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. 一般に、層間の差信号の使用は避けてください。つまり、プロセスでのPCBの実際の処理では、カスケード積層アライメントの精度がエッチング精度間で提供される精度よりもはるかに低いため、および積層誘電損失のプロセスでは、差線間隔が層間誘電体の厚さに等しいことを保証することはできません。インピーダンス変化の差の層間の差を引き起こします。 可能な限り同じレイヤー内の違いを使用することをお勧めします。