Кантип көзөмөлдөө керек PCB импеданс?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Жалпы сигналдар, мисалы, PCI шинасы, PCI-E шинасы, USB, Ethernet, DDR эс тутуму, LVDS сигналы, ж. Импеданс контролу акыры PCB конструкциясы аркылуу ишке ашырылышы керек, бул дагы ПХБ тактасынын технологиясына жогорку талаптарды коёт. ПХБ фабрикасы менен байланыштан кийин жана EDA программалык камсыздоону колдонуу менен бирге, зымдардын импеданциясы сигналдын бүтүндүгүнүн талаптарына ылайык башкарылат.

Тиешелүү импеданс маанисин алуу үчүн ар кандай зымдоо ыкмаларын эсептеп чыкса болот.

Microstrip lines

• Жердин тегиздиги бар зымдын тилкесинен жана ортосунда диэлектриктен турат. Эгерде диэлектрдик туруктуу, линиянын туурасы жана жердин тегиздигинен алыстыгы көзөмөлгө алынса, анда анын мүнөздүү импеданциясы көзөмөлгө алынат жана тактык ± 5%чегинде болот.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Stripline

Тасма сызыгы – диэлектриктин ортосунда өткөргүч эки учактын ортосундагы жез тилкеси. 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:

PCB импедансын жакшы көзөмөлдөө үчүн, ПХБнын структурасын түшүнүү зарыл:

Адатта, биз көп катмарлуу такта деп атайбыз, өзөктүк пластинадан жана ламинатталган жарым катталган барактан турат. Негизги такта – бул катуу, конкреттүү жоондугу, басылган тактайдын негизги материалы болгон эки нан жез табак. 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.

Адатта, көп катмардын эң сырткы эки диэлектрик катмары нымдалган катмар болуп саналат жана бул эки катмардын сыртында жез фольга катары өзүнчө жез фольга катмары колдонулат. Сырткы жез фольгасынын жана ички жез фольгасынын баштапкы калыңдыгы мүнөздөмөсү жалпысынан 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ болжол менен 35um же 1.4mil), бирок бир катар жер үстүндөгү тазалоодон кийин тышкы жез фольгасынын акыркы калыңдыгы жалпысынан болжол менен көбөйөт 1OZ. Ички жез фольга – бул негизги плитанын эки жагындагы жез каптоо. Акыркы калыңдык баштапкы калыңдыктан анча айырмаланбайт, бирок ал жалпысынан чегилгендиктен бир нече умга кыскарат.

Көп катмарлуу тактанын эң сырткы катмары ширетүү каршылыгынын катмары болуп саналат, аны биз көбүнчө “жашыл май” деп айтабыз, албетте ал сары же башка түстөр да болушу мүмкүн. 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.

When a particular thickness of the printed board is made, on the one hand, reasonable choice of material parameters is required, on the other hand, the final thickness of the semi-cured sheet will be smaller than the initial thickness. Төмөнкү типтүү 6 катмар ламинатталган структура:

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:

Жер үстүндөгү жез фольга:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. Бүтүргөндөн кийинки акыркы калыңдыгы болжол менен 44um, 50um жана 67um.

Негизги тарелка: S1141A, стандарттуу FR-4, эки бышырылган жез табак көбүнчө колдонулат. Кошумча мүнөздөмөлөрдү өндүрүүчүгө кайрылуу менен аныктаса болот.

Semi-cured tablet:

Мүнөздөмөлөрү (баштапкы калыңдыгы) 7628 (0.185мм), 2116 (0.105мм), 1080 (0.075мм), 3313 (0.095мм). Баскандан кийин иш жүзүндөгү калыңдыгы адатта баштапкы наркынан болжол менен 10-15um аз. Бир эле инфильтрация катмары үчүн эң көбү 3 полуферацияланган таблетка колдонулушу мүмкүн, ал эми 3 полуферацияланган таблеткалардын калыңдыгы бирдей боло албайт, жок дегенде жарымы катууланган таблеткаларды колдонсо болот, бирок кээ бир өндүрүүчүлөр экиден кем эмес колдонушу керек. . Эгерде жарым катып калган бөлүктүн калыңдыгы жетишсиз болсо, өзөктүк плитанын эки жагындагы жез фольганы оюп салууга болот, андан кийин жарым каткартылган бөлүктү эки жакка тең байлап койсо болот, ошончолук калыңыраак инфильтрация катмары болот. жетишилген.

Каршылык ширетүү катмары:

Жез фольгадагы ширетүүчү катмарынын калыңдыгы C2≈8-10um. Жез фольгасы жок бетиндеги ширетүүчү катмарынын калыңдыгы C1, ал бетиндеги жездин калыңдыгына жараша өзгөрөт. Жер бетиндеги жездин калыңдыгы 45um, C1≈13-15um, ал эми бетиндеги жездин калыңдыгы 70um болгондо C1≈17-18um.

Кыймылдуу бөлүм:

Биз зымдын кесилиши тик бурчтук деп ойлошубуз мүмкүн, бирок бул чындыгында трапеция. Мисал катары TOP катмарын алсак, жез фольгасынын калыңдыгы 1OZ болгондо, трапециянын астыңкы астыңкы жагы астыңкы четине караганда 1MIL кыска. Мисалы, сызыктын туурасы 5MIL болсо, анда үстүнкү жана астыңкы капталдары болжол менен 4MIL, ал эми астыңкы жана астыңкы капталдары болжол менен 5MIL. Жогорку жана төмөнкү четтердин ортосундагы айырма жездин калыңдыгына байланыштуу. Төмөндөгү таблица ар кандай шарттарда трапециянын үстү менен астынын ортосундагы байланышты көрсөтөт.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Уруксат: Жарым катталган барактардын өткөрүмдүүлүгү жоондугуна байланыштуу. Төмөндөгү таблицада ар кандай типтеги жарым катталган барактардын калыңдыгы жана өткөрүмдүүлүк параметрлери көрсөтүлгөн:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Пластинанын диэлектрик константасы колдонулган чайыр материалына байланыштуу. FR4 плитасынын диэлектрдик константасы 4.2 – 4.7, жыштыктын жогорулашы менен азаят.

Диэлектрдик жоготуу коэффициенти: диэлектрдик материалдар жылуулуктун жана энергиянын керектелишинен улам, өзгөрмө электр талаасынын таасири астында диэлектрдик жоготуу деп аталат, адатта диэлектрдик жоготуу коэффициенти Тан δ менен туюнтулат. S1141A үчүн типтүү маани 0.015.

Минималдуу линиянын туурасы жана саптын аралыгы иштетүүнү камсыз кылуу үчүн: 4миль/4мил.

Импеданс эсептөө куралын киргизүү:

Биз көп катмарлуу тактанын структурасын түшүнгөндө жана керектүү параметрлерди өздөштүргөндө, биз импедансты EDA программасы аркылуу эсептей алабыз. Бул үчүн Allegro колдонсоңуз болот, бирок мен мүнөздүү импедансты эсептөө үчүн жакшы курал болгон жана азыр көптөгөн ПХБ фабрикаларында колдонулган Polar SI9000ди сунуштайм.

Дифференциалдык линиянын да, бирдиктүү терминалдын да ички сигналынын мүнөздүү импедансын эсептөөдө, зымдын кесилишинин формасы сыяктуу кээ бир деталдарга байланыштуу Polar SI9000 менен Allegro ортосунда бир аз гана айырманы таба аласыз. Бирок, эгерде бул Surface сигналынын мүнөздүү импедансын эсептөө үчүн болсо, мен Surface моделинин ордуна Coated моделин тандап алууну сунуштайм, анткени мындай моделдер ширетүүчү каршылык катмарынын бар экендигин эске алат, андыктан жыйынтыктар так болот. Төмөндө Polar SI9000 менен эсептелген жер үстүндөгү дифференциалдык линиянын импеданстарынын жарым -жартылай скриншоту, ширетүү каршылык катмарын эске алуу менен:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Лайктын каршылык катмарынын калыңдыгы оңой эле көзөмөлдөнбөгөндүктөн, тактайдын өндүрүүчүсү сунуштагандай болжолдуу ыкманы колдонууга болот: Surface моделинин эсептөөсүнөн белгилүү бир маанини алып салуу. Бул дифференциалдык импеданс минус 8 Ом жана бир учтуу импеданс минус 2 Ом болушу сунушталат.

Кабелдерге карата дифференциалдуу PCB талаптары

(1) зымдардын режимин, параметрлерин жана импеданс эсептөөлөрүн аныктаңыз. Сызыкты багыттоодо эки түрдүү айырма режимдери бар: тышкы катмардагы микро тилкелүү сызыктын айырма режими жана ички катмардагы тилкенин сызыктын айырма режими. Импедансты тиешелүү импеданс эсептөө программасы (мисалы, POLAR-SI9000) же акылга сыярлык параметр орнотуу аркылуу импеданс эсептөө формуласы аркылуу эсептесе болот.

(2) Параллель изометриялык сызыктар. Саптын туурасын жана интервалын аныктаңыз, жана багыттоодо сызыктын туурасын жана интервалын так аткарыңыз. Эки сызыктын аралыгы дайыма өзгөрүүсүз калышы керек, башкача айтканда, параллелдүү болушу керек. 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. Жалпысынан катмарлардын ортосундагы айырмачылык сигналын колдонбоого аракет кылыңыз, тактап айтканда, процессте ПХБны иш жүзүндө иштетүүдө, каскаддык ламинатталган трассанын тактыгы чийүү тактыгынын ортосунда берилгенден алда канча төмөн жана ламинатталган диэлектрдик жоготуу процессинде, сызыктардын ортосундагы аралык диэлектриктин калыңдыгына барабар болгонуна кепилдик бере албайт, импеданс өзгөрүүсүнүн катмарларынын ортосундагы айырманы пайда кылат. Мүмкүн болушунча бир эле катмардагы айырмачылыкты колдонуу сунушталат.