ວິທີການຄວບຄຸມ PCB ຄວາມຕ້ານທານ?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. ສັນຍານທົ່ວໄປ, ເຊັ່ນ: ລົດເມ PCI, ລົດເມ PCI-E, USB, Ethernet, ໜ່ວຍ ຄວາມ ຈຳ DDR, ສັນຍານ LVDS, ແລະອື່ນ,, ທັງneedົດຕ້ອງການການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານ. 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.

ວິທີການສາຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດຖືກຄິດໄລ່ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄ່າຄວາມຕ້ານທານທີ່ສອດຄ້ອງກັນ.

Microstrip lines

•ມັນປະກອບດ້ວຍລວດລາຍລວດລາຍທີ່ມີຍົນຕິດດິນແລະມີກໍາບັງໄຟຟ້າຢູ່ກາງ. ຖ້າຄ່າຄົງທີ່ຂອງກໍາບັງໄຟຟ້າ, ຄວາມກວ້າງຂອງສາຍ, ແລະໄລຍະຫ່າງຂອງມັນຈາກຍົນພື້ນດິນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຄວາມຕ້ານທານລັກສະນະຂອງມັນແມ່ນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ແລະຄວາມຖືກຕ້ອງຈະຢູ່ພາຍໃນ± 5%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

ລະບຽບວິໄນ

ສາຍໂບແມ່ນແຖບທອງແດງຢູ່ເຄິ່ງກາງຂອງກໍາບັງໄຟຟ້າລະຫວ່າງເຄື່ອງບິນທີ່ດໍາເນີນຢູ່ສອງອັນ. 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:

ເພື່ອຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານຂອງ PCB ໄດ້ດີ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງຂອງ PCB:

ປົກກະຕິແລ້ວສິ່ງທີ່ພວກເຮົາເອີ້ນວ່າແຜ່ນຫຼາຍຊັ້ນແມ່ນປະກອບດ້ວຍແຜ່ນຫຼັກແລະແຜ່ນເຄິ່ງແຂງທີ່ເຮັດດ້ວຍແຜ່ນເຄືອບດ້ວຍກັນແລະກັນ. ກະດານຫຼັກເປັນແຜ່ນແຂງ, ມີຄວາມ ໜາ ສະເພາະ, ແຜ່ນທອງແດງເຂົ້າຈີ່ສອງອັນ, ເຊິ່ງເປັນວັດສະດຸພື້ນຖານຂອງກະດານພິມ. 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.

ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຊັ້ນຊັ້ນສອງຊັ້ນທີ່ຢູ່ນອກສຸດຂອງຫຼາຍຊັ້ນແມ່ນເປັນຊັ້ນປຽກ, ແລະຊັ້ນ foil ທອງແດງແຍກຕ່າງຫາກແມ່ນໃຊ້ຢູ່ດ້ານນອກຂອງສອງຊັ້ນເຫຼົ່ານີ້ຄືກັບແຜ່ນທອງແດງນອກ. ສະເປັກຄວາມ ໜາ ເບື້ອງຕົ້ນຂອງແຜ່ນທອງແດງພາຍນອກແລະແຜ່ນທອງແດງພາຍໃນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນ 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ ແມ່ນປະມານ 35um ຫຼື 1.4mil), ແຕ່ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວຫຼາຍ series ຄັ້ງ, ຄວາມ ໜາ ສຸດທ້າຍຂອງແຜ່ນທອງແດງດ້ານນອກໂດຍທົ່ວໄປຈະເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 1 ອໍ. ແຜ່ນທອງແດງພາຍໃນແມ່ນແຜ່ນທອງແດງປົກຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຫຼັກ. ຄວາມ ໜາ ສຸດທ້າຍແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍຈາກຄວາມ ໜາ ເດີມ, ແຕ່ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມັນຖືກຫຼຸດລົງເປັນຫຼາຍອັນເນື່ອງຈາກການແກະສະຫຼັກ.

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.

ເມື່ອມີຄວາມ ໜາ ສະເພາະຂອງແຜ່ນພິມ, ໃນອີກດ້ານ ໜຶ່ງ, ຕ້ອງມີທາງເລືອກທີ່ສົມເຫດສົມຜົນຂອງພາລາມິເຕີວັດສະດຸ, ໃນອີກດ້ານ ໜຶ່ງ, ຄວາມ ໜາ ສຸດທ້າຍຂອງແຜ່ນເຄິ່ງປິ່ນປົວຈະນ້ອຍກວ່າຄວາມ ໜາ ເບື້ອງຕົ້ນ. ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນໂຄງສ້າງປົກຄຸມດ້ວຍ 6 ຊັ້ນປົກກະຕິ:

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:

ແຜ່ນທອງແດງດ້ານ:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. ຄວາມຫນາສຸດທ້າຍຫຼັງຈາກສໍາເລັດຮູບແມ່ນປະມານ 44um, 50um ແລະ 67um.

ແຜ່ນຫຼັກ: S1141A, ມາດຕະຖານ FR-4, ແຜ່ນທອງແດງເຂົ້າຈີ່ສອງອັນແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປ. ຂໍ້ກໍານົດທາງເລືອກສາມາດຖືກກໍານົດໂດຍການຕິດຕໍ່ກັບຜູ້ຜະລິດ.

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. ສາມາດໃຊ້ເມັດເຄິ່ງປິ່ນປົວສູງສຸດໄດ້ 3 ເມັດສໍາລັບຊັ້ນການເຈາະເຂົ້າອັນດຽວກັນ, ແລະຄວາມ ໜາ ຂອງ 3 ເມັດເຄິ່ງປິ່ນປົວບໍ່ສາມາດຄືກັນໄດ້, ຢ່າງ ໜ້ອຍ ສາມາດໃຊ້ຢາປິ່ນປົວເຄິ່ງ ໜຶ່ງ ໄດ້, ແຕ່ຜູ້ຜະລິດບາງຄົນຕ້ອງໃຊ້ຢ່າງ ໜ້ອຍ ສອງເມັດ. . 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.

ຄວາມຕ້ານທານຊັ້ນເຊື່ອມ:

ຄວາມ ໜາ ຂອງຊັ້ນຕ້ານທານຂອງ solder ເທິງແຜ່ນທອງແດງແມ່ນC2≈8-10um. ຄວາມ ໜາ ຂອງຊັ້ນຕໍ່ຕ້ານກັບທາດເຫຼັກຢູ່ເທິງພື້ນຜິວທີ່ບໍ່ມີແຜ່ນທອງແດງແມ່ນ C1, ເຊິ່ງແຕກຕ່າງກັນໄປກັບຄວາມ ໜາ ຂອງທອງແດງຢູ່ດ້ານເທິງ. ເມື່ອຄວາມ ໜາ ຂອງທອງແດງຢູ່ພື້ນຜິວແມ່ນ 45um, C1≈13-15um, ແລະເມື່ອຄວາມ ໜາ ຂອງທອງແດງຢູ່ດ້ານໃນແມ່ນ 70um, C1≈17-18um.

Traverse section:

ພວກເຮົາຈະຄິດວ່າສ່ວນຕັດຂອງເສັ້ນລວດເປັນຮູບສີ່ແຈສາກ, ແຕ່ທີ່ຈິງແລ້ວມັນເປັນຮູບສີ່ແຈສາກ. ການເອົາຊັ້ນ TOP ເປັນຕົວຢ່າງ, ເມື່ອຄວາມ ໜາ ຂອງແຜ່ນທອງແດງແມ່ນ 1OZ, ຂອບລຸ່ມສຸດຂອງ trapezoid ແມ່ນສັ້ນກວ່າຂອບລຸ່ມສຸດ 1MIL. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນແມ່ນ 5MIL, ຈາກນັ້ນທັງສອງດ້ານເທິງແລະລຸ່ມແມ່ນປະມານ 4MIL ແລະດ້ານລຸ່ມແລະດ້ານລຸ່ມແມ່ນປະມານ 5MIL. 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.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

ການອະນຸຍາດ: ການອະນຸຍາດຂອງແຜ່ນເຄິ່ງປິ່ນປົວແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມ ໜາ. ຕາຕະລາງຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມ ໜາ ແລະຕົວກໍານົດການອະນຸຍາດຂອງປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງແຜ່ນເຄິ່ງປິ່ນປົວ:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

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.

ປັດໃຈສູນເສຍກໍາບັງໄຟຟ້າ: ວັດສະດຸກໍາບັງໄຟຟ້າພາຍໃຕ້ການກະທໍາຂອງສະ ໜາມ ໄຟຟ້າສະລັບ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນແລະການໃຊ້ພະລັງງານເອີ້ນວ່າການສູນເສຍກໍາບັງໄຟຟ້າ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວສະແດງອອກໂດຍປັດໃຈສູນເສຍກໍາບັງໄຟຟ້າ Tan. ຄ່າປົກກະຕິສໍາລັບ S1141A ແມ່ນ 0.015.

ຄວາມກວ້າງເສັ້ນນ້ອຍສຸດແລະໄລຍະຫ່າງແຖວເພື່ອຮັບປະກັນເຄື່ອງຈັກ: 4mil/4mil.

ການແນະນໍາເຄື່ອງມືການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານ:

ເມື່ອພວກເຮົາເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງຂອງແຜງຫຼາຍຊັ້ນແລະເປັນເຈົ້າຂອງພາຣາມີເຕີທີ່ຕ້ອງການ, ພວກເຮົາສາມາດຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານໄດ້ຜ່ານຊອບແວ EDA. ເຈົ້າສາມາດໃຊ້ Allegro ເພື່ອເຮັດອັນນີ້ໄດ້, ແຕ່ຂ້ອຍຂໍແນະນໍາ Polar SI9000, ເຊິ່ງເປັນເຄື່ອງມືທີ່ດີສໍາລັບການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານລັກສະນະແລະປະຈຸບັນຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍໂຮງງານ PCB ຫຼາຍແຫ່ງ.

ເມື່ອຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານລັກສະນະຂອງສັນຍານພາຍໃນຂອງທັງສອງສາຍທີ່ແຕກຕ່າງແລະສາຍ terminal ດຽວ, ເຈົ້າຈະພົບເຫັນພຽງແຕ່ຄວາມແຕກຕ່າງເລັກນ້ອຍລະຫວ່າງ Polar SI9000 ແລະ Allegro ເນື່ອງຈາກລາຍລະອຽດບາງຢ່າງ, ເຊັ່ນຮູບຮ່າງຂອງສ່ວນຕັດຂອງສາຍ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຖ້າຈະຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານລັກສະນະຂອງສັນຍານ Surface, ຂ້ອຍຂໍແນະນໍາໃຫ້ເຈົ້າເລືອກຮູບແບບການເຄືອບແທນຮູບແບບ Surface, ເພາະວ່າຕົວແບບດັ່ງກ່າວຄໍານຶງເຖິງການມີຄວາມຕ້ານທານຂອງທາດກັນເຫຼັກຢູ່ຕະຫຼອດ, ສະນັ້ນຜົນໄດ້ຮັບຈະຖືກຕ້ອງຫຼາຍຂຶ້ນ. The following is a partial screenshot of the surface differential line impedance calculated with Polar SI9000 considering the solder resistance layer:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

ເນື່ອງຈາກຄວາມ ໜາ ຂອງຊັ້ນຕໍ່ຕ້ານກັບທາດເຫຼັກບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ງ່າຍ, ວິທີການໂດຍປະມານກໍ່ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້, ຕາມຄໍາແນະນໍາຂອງຜູ້ຜະລິດແຜ່ນ: ຫັກເອົາຄ່າສະເພາະໃດ ໜຶ່ງ ອອກຈາກການຄິດໄລ່ຕົວແບບພື້ນຜິວ. ມັນໄດ້ຖືກແນະນໍາວ່າຄວາມຕ້ານທານຄວາມແຕກຕ່າງຈະຖືກລົບ 8 ohms ແລະຄວາມຕ້ານທານທີ່ສິ້ນສຸດດຽວແມ່ນລົບ 2 ohms.

ຄວາມຕ້ອງການ PCB ທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບສາຍໄຟ

(1) ກໍານົດຮູບແບບສາຍ, ຕົວກໍານົດການແລະການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານ. ມີສອງປະເພດຂອງທິບາຍຮູບແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບການກໍານົດເສັ້ນສາຍ: ຮູບແບບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຊັ້ນ microstrip ຊັ້ນນອກແລະຮູບແບບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນລວດຊັ້ນໃນ. ຄວາມຕ້ານທານສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍຊອບແວການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ (ເຊັ່ນ: POLAR-SI9000) ຫຼືສູດຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານຜ່ານການຕັ້ງຄ່າພາຣາມິເຕີທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ.

(2) ສາຍ isometric ຂະ ໜານ. ກຳ ນົດຄວາມກວ້າງແລະໄລຍະຫ່າງແຖວ, ແລະປະຕິບັດຕາມຄວາມກວ້າງແລະໄລຍະຫ່າງຂອງເສັ້ນທີ່ ຄຳ ນວນໄວ້ຢ່າງເຄັ່ງຄັດເມື່ອ ກຳ ນົດເສັ້ນທາງ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງເສັ້ນຕ້ອງບໍ່ປ່ຽນແປງສະເ,ີ, ນັ້ນຄື, ເພື່ອຮັກສາຂະ ໜານ ກັນ. 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. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວພະຍາຍາມຫຼີກເວັ້ນການນໍາໃຊ້ສັນຍານຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຊັ້ນ, ຄືເພາະວ່າໃນການປະມວນຜົນຕົວຈິງຂອງ PCB ໃນຂະບວນການ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຈັດລຽນແບບເປັນຊັ້ນເປັນຊັ້ນຫຼຸດລົງຫຼາຍກ່ວາທີ່ໄດ້ສະ ໜອງ ໃຫ້ລະຫວ່າງຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການແກະສະຫຼັກ, ແລະໃນຂະບວນການຂອງການສູນເສຍກໍາບັງໄຟຟ້າ, ບໍ່ສາມາດຮັບປະກັນການມີໄລຍະຫ່າງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນເທົ່າກັບຄວາມ ໜາ ຂອງ interlayer dielectric, ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຊັ້ນຂອງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຕ້ານທານ. ມັນໄດ້ຖືກແນະນໍາໃຫ້ນໍາໃຊ້ຄວາມແຕກຕ່າງພາຍໃນຊັ້ນດຽວກັນໃຫ້ຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້.