წინაღობის კონტროლის გარეშე, სიგნალის მნიშვნელოვანი ასახვა და დამახინჯება მოხდება, რაც გამოიწვევს დიზაინის ჩავარდნას. საერთო სიგნალებს, როგორიცაა PCI ავტობუსი, PCI-E ავტობუსი, USB, Ethernet, DDR მეხსიერება, LVDS სიგნალი და სხვა, ყველა საჭიროებს წინაღობის კონტროლს. წინაღობის კონტროლი საბოლოოდ უნდა განხორციელდეს PCB დიზაინის საშუალებით, რომელიც ასევე აყენებს უფრო მაღალ მოთხოვნებს PCB დაფა ტექნოლოგია. PCB ქარხანასთან კომუნიკაციის შემდეგ და EDA პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებასთან ერთად, გაყვანილობის წინაღობა კონტროლდება სიგნალის მთლიანობის მოთხოვნების შესაბამისად.

გაყვანილობის სხვადასხვა მეთოდი შეიძლება გამოითვალოს შესაბამისი წინაღობის მნიშვნელობის მისაღებად.

მიკროსტრიპის ხაზები

იგი შედგება მავთულის ზოლისგან გრუნტის სიბრტყით და დიელექტრიკით შუაში. თუ დიელექტრიკული მუდმივა, ხაზის სიგანე და მისი დაშორება მიწის სიბრტყიდან არის კონტროლირებადი, მაშინ მისი დამახასიათებელი წინაღობა კონტროლირებადია და სიზუსტე იქნება ± 5%-ის ფარგლებში.

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

სტრიპლაინი

ლენტის ხაზი არის სპილენძის ზოლი დიელექტრიკის შუაგულში ორ გამტარ სიბრტყეს შორის. თუ ხაზის სისქე და სიგანე, საშუალო დიელექტრიკული მუდმივი და მანძილი ორი ფენის მიწის სიბრტყეებს შორის არის კონტროლირებადი, ხაზის დამახასიათებელი წინაღობა კონტროლირებადია და სიზუსტე 10%-ის ფარგლებშია.

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

მრავალ ფენის დაფის სტრუქტურა:

PCB წინაღობის კარგად გასაკონტროლებლად, აუცილებელია PCB სტრუქტურის გაგება:

ჩვეულებრივ, რასაც ჩვენ ვეძახით მრავალ ფენის დაფას, შედგება ძირითადი ფირფიტისა და ნახევრად გამყარებული ფურცლისგან, რომელიც ლამინირებულია ერთმანეთთან ერთად. ძირითადი დაფა არის მყარი, სპეციფიკური სისქის, ორი პურის სპილენძის ფირფიტა, რომელიც დაბეჭდილი დაფის ძირითადი მასალაა. და ნახევრად დამუშავებული ნაჭერი წარმოადგენს ეგრეთ წოდებულ ინფილტრაციის ფენას, ასრულებს ძირითად ფირფიტის შემაერთებელ როლს, თუმცა არის გარკვეული საწყისი სისქე, მაგრამ მისი სისქის დაჭერის პროცესში მოხდება გარკვეული ცვლილებები.

როგორც წესი, მრავალ ფენის გარედან ორი დიელექტრიკული ფენა სველი ფენებია, ხოლო სპილენძის კილიტის ცალკეული ფენები გამოიყენება ამ ორი ფენის გარედან, როგორც გარე სპილენძის კილიტა. გარე სპილენძის კილიტა და შიდა სპილენძის კილიტა თავდაპირველი სისქის სპეციფიკაციაა ზოგადად 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ არის დაახლოებით 35um ან 1.4mil), მაგრამ ზედაპირული დამუშავების სერიის შემდეგ, გარე სპილენძის კილიტის საბოლოო სისქე საერთოდ გაიზრდება დაახლოებით 1OZ შიდა სპილენძის კილიტა არის სპილენძის საფარი ძირითადი ფირფიტის ორივე მხარეს. საბოლოო სისქე ოდნავ განსხვავდება თავდაპირველი სისქისაგან, მაგრამ ის, როგორც წესი, მცირდება რამოდენიმე um- ით გრავირების გამო.

მრავალსართულიანი დაფის გარე ფენა არის შედუღების წინააღმდეგობის ფენა, რასაც ჩვენ ხშირად ვამბობთ “მწვანე ზეთი”, რა თქმა უნდა, ის ასევე შეიძლება იყოს ყვითელი ან სხვა ფერები. Solder წინააღმდეგობის ფენის სისქე ზოგადად ადვილი არ არის ზუსტად განსაზღვროს. ზედაპირზე სპილენძის ფოლგის გარეშე ფართობი ოდნავ უფრო სქელია ვიდრე სპილენძის კილიტა, მაგრამ სპილენძის კილიტის სიმცირის გამო, ამიტომ სპილენძის კილიტა მაინც უფრო თვალსაჩინოა, როდესაც თითების შეგრძნებით ვიბეჭდებით დაფის ზედაპირს.

როდესაც ნაბეჭდი დაფის კონკრეტული სისქე მზადდება, ერთი მხრივ, საჭიროა მასალის პარამეტრების გონივრული არჩევანი, მეორეს მხრივ, ნახევრად დამუშავებული ფურცლის საბოლოო სისქე უფრო მცირე იქნება ვიდრე თავდაპირველი სისქე. ქვემოთ მოცემულია ტიპიური 6 ფენის ლამინირებული სტრუქტურა:

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

PCB პარამეტრები:

PCB– ს სხვადასხვა მცენარეებს მცირე განსხვავებები აქვთ PCB პარამეტრებში. მიკროსქემის ქარხნის ტექნიკურ მხარდაჭერასთან კომუნიკაციის გზით, ჩვენ მივიღეთ ქარხნის რამდენიმე პარამეტრიანი მონაცემი:

ზედაპირის სპილენძის კილიტა:

არსებობს სამი სისქის სპილენძის კილიტა, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია: 12um, 18um და 35um. დასრულების შემდეგ საბოლოო სისქე არის დაახლოებით 44um, 50um და 67um.

ძირითადი ფირფიტა: S1141A, სტანდარტული FR-4, ჩვეულებრივ გამოიყენება ორი პურიანი სპილენძის ფირფიტა. სურვილისამებრ სპეციფიკაციები შეიძლება დადგინდეს მწარმოებელთან დაკავშირების გზით.

ნახევრად დამუშავებული ტაბლეტი:

სპეციფიკაციები (ორიგინალური სისქე) არის 7628 (0.185 მმ), 2116 (0.105 მმ), 1080 (0.075 მმ), 3313 (0.095 მმ). დაჭერის შემდეგ ფაქტობრივი სისქე ჩვეულებრივ დაახლოებით 10-15um ნაკლებია ვიდრე თავდაპირველი მნიშვნელობა. ერთი და იგივე ინფილტრაციის ფენისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნეს მაქსიმუმ 3 ნახევრად დამუშავებული ტაბლეტი, ხოლო 3 ნახევრად დამუშავებული ტაბლეტის სისქე არ შეიძლება იყოს ერთიდაიგივე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მინიმუმ ნახევრად დამუშავებული ტაბლეტი, მაგრამ ზოგიერთმა მწარმოებელმა უნდა გამოიყენოს მინიმუმ ორი რა თუ ნახევრად დამუშავებული ნაჭრის სისქე არ არის საკმარისი, ძირითადი ფირფიტის ორივე მხარეს სპილენძის კილიტა შეიძლება ამოჭრილი იყოს, შემდეგ კი ნახევრად დამუშავებული ნაჭერი შეკრული იყოს ორივე მხრიდან, ისე რომ უფრო სქელი ინფილტრაციის ფენა იყოს მიღწეული.

წინააღმდეგობის შედუღების ფენა:

სპილენძის კილიტაზე შედუღების წინააღმდეგობის ფენის სისქე არის C2≈8-10um. ზედაპირზე სპილენძის ფოლგის გარეშე ზედაპირზე გამაგრების წინააღმდეგობის ფენა არის C1, რომელიც იცვლება ზედაპირზე სპილენძის სისქესთან ერთად. როდესაც სპილენძის სისქე ზედაპირზე 45um, C1≈13-15um, და როდესაც სპილენძის სისქე ზედაპირზე 70um, C1≈17-18um.

გადაკვეთის განყოფილება:

ჩვენ ვიფიქრებთ, რომ მავთულის განივი მონაკვეთი მართკუთხედია, მაგრამ სინამდვილეში ეს ტრაპეციაა. მაგალითისთვის ავიღოთ TOP ფენა, როდესაც სპილენძის ფოლგის სისქეა 1OZ, ტრაპეციის ზედა ქვედა კიდე 1 მლნ მოკლეა ქვედა ქვედა კიდეზე. მაგალითად, თუ ხაზის სიგანე არის 5 მლნ, მაშინ ზედა და ქვედა მხარეები დაახლოებით 4 მლნ და ქვედა და ქვედა მხარეები დაახლოებით 5 მლნ. ზედა და ქვედა კიდეებს შორის განსხვავება დაკავშირებულია სპილენძის სისქესთან. ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია ურთიერთობა ტრაპეციის ზედა და ქვედა ნაწილებს შორის სხვადასხვა პირობებში.

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

გამტარუნარიანობა: ნახევრად გამომშრალი ფურცლების გამტარიანობა დაკავშირებულია სისქესთან. ქვემოთ მოცემულ ცხრილში ნაჩვენებია სხვადასხვა სახის ნახევრად დამუშავებული ფურცლების სისქე და გამტარიანობის პარამეტრები:

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

ფირფიტის დიელექტრიკული მუდმივა დაკავშირებულია გამოყენებულ ფისოვან მასალასთან. FR4 ფირფიტის დიელექტრიკული მუდმივი არის 4.2 – 4.7 და მცირდება სიხშირის მატებასთან ერთად.

დიელექტრიკული დაკარგვის ფაქტორი: დიელექტრიკული მასალები ალტერნატიული ელექტრული ველის მოქმედების ქვეშ, სითბოს და ენერგიის მოხმარების გამო ეწოდება დიელექტრიკული დანაკარგი, ჩვეულებრივ გამოხატულია დიელექტრიკული დაკარგვის ფაქტორით Tan δ. S1141A– ს ტიპიური მნიშვნელობა არის 0.015.

მინიმალური ხაზის სიგანე და ინტერვალი ხაზის დამუშავების უზრუნველსაყოფად: 4 მლ/4 მლ.

წინაღობის გამოთვლის ინსტრუმენტის დანერგვა:

როდესაც ჩვენ გვესმის მრავალშრიანი დაფის სტრუქტურა და ვითვისებთ საჭირო პარამეტრებს, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ წინაღობა EDA პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ Allegro ამისათვის, მაგრამ მე გირჩევთ Polar SI9000, რომელიც არის კარგი ინსტრუმენტი მახასიათებელი წინაღობის გამოსათვლელად და ახლა მას იყენებენ PCB– ს მრავალი ქარხანა.

დიფერენციალური ხაზისა და ერთი ტერმინალური ხაზის შიდა სიგნალის დამახასიათებელი წინაღობის გამოთვლისას თქვენ პოულობთ მხოლოდ მცირე განსხვავებას Polar SI9000- სა და Allegro- ს შორის ზოგიერთი დეტალის გამო, როგორიცაა მავთულის ჯვრის მონაკვეთის ფორმა. თუმცა, ზედაპირული სიგნალის დამახასიათებელი წინაღობის გამოსათვლელად, მე გირჩევთ ზედაპირის მოდელის ნაცვლად აირჩიოთ დაფარული მოდელი, რადგან ასეთი მოდელები ითვალისწინებენ შედუღების წინააღმდეგობის ფენის არსებობას, ამიტომ შედეგები უფრო ზუსტი იქნება. ქვემოთ მოცემულია ზედაპირული დიფერენციალური ხაზის წინაღობის ნაწილობრივი ეკრანის ანაზღაურება Polar SI9000– ით, შედუღების წინააღმდეგობის ფენის გათვალისწინებით:

როგორ გავაკონტროლოთ PCB გაყვანილობის წინაღობა

ვინაიდან შედუღების წინააღმდეგობის ფენის სისქე არ არის ადვილად კონტროლირებადი, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სავარაუდო მიდგომა, დაფის მწარმოებლის რეკომენდაციით: ზედაპირის მოდელის გაანგარიშებიდან გამოაკლოთ კონკრეტული მნიშვნელობა. რეკომენდებულია დიფერენციალური წინაღობა იყოს მინუს 8 Ohms და ერთჯერადი წინაღობა იყოს მინუს 2 ohms.

დიფერენციალური PCB მოთხოვნები გაყვანილობისთვის

(1) განსაზღვრეთ გაყვანილობის რეჟიმი, პარამეტრები და წინაღობის გაანგარიშება. ხაზის მარშრუტიზაციის განსხვავების ორი ტიპი არსებობს: გარე ფენის მიკროსტრიპის ხაზის განსხვავების რეჟიმი და შიდა ფენის ზოლის ხაზის სხვაობის რეჟიმი. წინაღობა შეიძლება გამოითვალოს წინაღობის გამოთვლის შესაბამისი პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით (როგორიცაა POLAR-SI9000) ან წინაღობის გამოთვლის ფორმულა გონივრული პარამეტრის პარამეტრების საშუალებით.

(2) პარალელური იზომეტრიული ხაზები. განსაზღვრეთ ხაზის სიგანე და ინტერვალი და მკაცრად დაიცავით გამოთვლილი ხაზის სიგანე და ინტერვალი მარშრუტის დროს. ორ ხაზს შორის მანძილი ყოველთვის უცვლელი უნდა დარჩეს, ანუ პარალელურად. პარალელიზმის ორი გზა არსებობს: ერთი ის არის, რომ ორი ხაზი დადის ერთსა და იმავე ფენაში და მეორე ის, რომ ორი ხაზი დადის ზემოდან ქვედა ფენაში. ზოგადად შეეცადეთ თავიდან აიცილოთ განსხვავებების სიგნალის გამოყენება ფენებს შორის, კერძოდ იმიტომ, რომ პროცესში PCB– ს ფაქტობრივი დამუშავებისას, კასკადური ლამინირებული განლაგების გამო, სიზუსტე გაცილებით დაბალია, ვიდრე გათვალისწინებულია გრავირების სიზუსტეს შორის და ლამინირებული დიელექტრიკული დაკარგვის პროცესში, არ შეუძლია გარანტიას მისცეს განსხვავება ხაზის ინტერვალი ტოლია დიაპაზონის დიელექტრიკის სისქისა, გამოიწვევს წინაღობის სხვაობის სხვაობის ფენებს შორის სხვაობას. მიზანშეწონილია გამოიყენოთ განსხვავება იმავე ფენაში მაქსიმალურად.