제어하는 방법 PCB 임피던스?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. PCI 버스, PCI-E 버스, USB, 이더넷, DDR 메모리, LVDS 신호 등과 같은 공통 신호는 모두 임피던스 제어가 필요합니다. 임피던스 제어는 궁극적으로 PCB 설계를 통해 실현되어야 하며, 이는 또한 PCB 보드 기술에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다. PCB 공장과 통신하고 EDA 소프트웨어를 사용하여 결합한 후 배선 임피던스는 신호 무결성 요구 사항에 따라 제어됩니다.

다른 배선 방법을 계산하여 해당 임피던스 값을 얻을 수 있습니다.

Microstrip lines

• 접지면과 중간에 유전체가 있는 와이어 스트립으로 구성됩니다. 유전상수, 선폭, 접지면과의 거리를 조절할 수 있다면 특성 임피던스를 조절할 수 있고 정확도는 ±5% 이내가 된다.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

스트립 라인

리본 라인은 두 전도성 평면 사이의 유전체 중간에 있는 구리 스트립입니다. 선로의 굵기와 폭, 매질의 유전율, 두 층의 접지면 사이의 거리를 조절할 수 있다면 선로의 특성 임피던스를 조절할 수 있고 정확도는 10% 이내이다.

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The structure of multi-layer board:

PCB 임피던스를 잘 제어하기 위해서는 PCB의 구조를 이해하는 것이 필요합니다.

일반적으로 우리가 다층 보드라고 부르는 것은 코어 플레이트와 서로 적층된 반고화 시트로 구성됩니다. 코어 보드는 인쇄 보드의 기본 재료인 단단하고 특정 두께의 XNUMX개의 빵 동판입니다. 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.

일반적으로 다층의 가장 바깥쪽에 있는 두 개의 유전체 층은 습식 층이며, 이 두 층의 외부에 별도의 동박 층이 외부 동박으로 사용됩니다. 외부 동박 및 내부 동박의 원래 두께 사양은 일반적으로 0.5oz, 1OZ, 2OZ(1OZ는 약 35um 또는 1.4mil)이지만 일련의 표면 처리 후에 외부 동박의 최종 두께는 일반적으로 약 1 온스. 내부 동박은 코어 플레이트의 양쪽을 덮는 구리입니다. 최종 두께는 원래 두께와 거의 차이가 없으나 일반적으로 에칭으로 인해 몇 um 감소합니다.

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.

인쇄 기판의 특정 두께가 만들어지면 한편으로는 재료 매개변수의 합리적인 선택이 필요하며, 다른 한편으로는 반경화 시트의 최종 두께가 초기 두께보다 얇을 것입니다. 다음은 일반적인 6층 적층 구조입니다.

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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:

표면 동박:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. 마무리 후 최종 두께는 약 44um, 50um 및 67um입니다.

코어 플레이트: S1141A, 표준 FR-4, 두 개의 빵가루를 입힌 구리 플레이트가 일반적으로 사용됩니다. 옵션 사양은 제조사에 문의하여 결정할 수 있습니다.

Semi-cured tablet:

사양(원래 두께)은 7628(0.185mm), 2116(0.105mm), 1080(0.075mm), 3313(0.095mm)입니다. 프레스 후 실제 두께는 일반적으로 원래 값보다 약 10-15um 작습니다. 반경화정은 동일한 침투층에 최대 3개까지 사용 가능하며, 반경화정 3개의 두께는 동일할 수 없으며, 반경화정은 최소 XNUMX개 이상 사용 가능하나 일부 제조사는 최소 XNUMX개 이상 사용하여야 함 . 반경화 피스의 두께가 충분하지 않은 경우 코어 플레이트의 양면에 있는 동박을 에칭 제거한 다음 반경화 피스를 양면에 접착하여 더 두꺼운 침투층이 형성될 수 있습니다. 달성.

저항 용접 층:

동박의 솔더 레지스트 층의 두께는 C2≈8-10um입니다. 동박이 없는 표면의 솔더 레지스트 층의 두께는 C1이며, 이는 표면의 구리 두께에 따라 다릅니다. 표면의 구리 두께가 45um일 때 C1≈13-15um, 표면의 구리 두께가 70um일 때 C1≈17-18um입니다.

횡단면:

우리는 와이어의 단면이 직사각형이라고 생각할 수 있지만 실제로는 사다리꼴입니다. TOP 층을 예로 들면, 동박의 두께가 1OZ일 때 사다리꼴의 상단 하단 모서리는 하단 하단 모서리보다 1MIL 짧습니다. 예를 들어 선 너비가 5MIL이면 위쪽과 아래쪽이 약 4MIL이고 아래쪽과 아래쪽이 약 5MIL입니다. 상단 모서리와 하단 모서리의 차이는 구리 두께와 관련이 있습니다. 다음 표는 다른 조건에서 사다리꼴의 상단과 하단 사이의 관계를 보여줍니다.

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유전율: 반경화 시트의 유전율은 두께와 관련이 있습니다. 다음 표는 다양한 유형의 반경화 시트의 두께 및 유전율 매개변수를 보여줍니다.

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플레이트의 유전 상수는 사용된 수지 재료와 관련이 있습니다. FR4 플레이트의 유전 상수는 4.2 – 4.7이며 주파수가 증가함에 따라 감소합니다.

유전 손실 계수: 열과 에너지 소비로 인해 교류 전기장의 작용을 받는 유전 물질을 유전 손실이라고 하며 일반적으로 유전 손실 계수 Tan δ로 표시됩니다. S1141A의 일반적인 값은 0.015입니다.

가공을 보장하기 위한 최소 라인 너비 및 라인 간격: 4mil/4mil.

임피던스 계산 도구 소개:

다층 기판의 구조를 이해하고 필요한 매개변수를 마스터하면 EDA 소프트웨어를 통해 임피던스를 계산할 수 있습니다. Allegro를 사용하여 이를 수행할 수 있지만 특성 임피던스를 계산하는 좋은 도구이며 현재 많은 PCB 공장에서 사용되는 Polar SI9000을 권장합니다.

차동선과 단일 단자선 모두 내부 신호의 특성 임피던스를 계산할 때 전선의 단면 모양과 같은 몇 가지 세부 사항으로 인해 Polar SI9000과 Allegro 간에 약간의 차이만 있음을 알 수 있습니다. 그러나 표면 신호의 특성 임피던스를 계산하려면 표면 모델 대신 코팅 모델을 선택하는 것이 좋습니다. 이러한 모델은 솔더 저항 층의 존재를 고려하므로 결과가 더 정확하기 때문입니다. 다음은 솔더 저항층을 고려하여 Polar SI9000으로 계산한 표면 차동 라인 임피던스의 부분 스크린샷입니다.

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솔더 레지스트 층의 두께는 쉽게 제어할 수 없기 때문에 기판 제조업체에서 권장하는 대로 대략적인 접근 방식을 사용할 수도 있습니다. 즉, 표면 모델 계산에서 특정 값을 빼십시오. 차동 임피던스는 마이너스 8옴이고 단일 종단 임피던스는 마이너스 2옴인 것이 좋습니다.

배선을 위한 차동 PCB 요구 사항

(1) 배선 모드, 매개변수 및 임피던스 계산을 결정합니다. 라인 라우팅에는 두 가지 종류의 차이 모드가 있습니다. 외부 레이어 마이크로스트립 라인 차이 모드와 내부 레이어 스트립 라인 차이 모드입니다. 임피던스는 관련 임피던스 계산 소프트웨어(POLAR-SI9000 등) 또는 합리적인 매개변수 설정을 통해 임피던스 계산 공식으로 계산할 수 있습니다.

(2) 평행 등각투영선. 선 너비와 간격을 결정하고 라우팅할 때 계산된 선 너비와 간격을 엄격히 따르십시오. 두 줄 사이의 간격은 항상 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다. 즉, 평행을 유지해야 합니다. 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. 일반적으로 층 사이의 차이 신호를 사용하지 마십시오. 즉, 공정에서 PCB의 실제 처리에서 캐스케이드 적층 정렬 정확도가 에칭 정밀도 사이에 제공되는 것보다 훨씬 낮고 적층 유전 손실 과정에서, 차이 라인 간격이 층간 유전체의 두께와 동일하다는 것을 보장할 수 없으며, 임피던스 변화의 차이의 레이어 사이의 차이를 일으킬 것입니다. 가능한 한 같은 레이어 내에서 차이를 사용하는 것이 좋습니다.