Како да се контролира ПХБ импеданса?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Заедничките сигнали, како што се PCI-шина, PCI-E-магистрала, USB, Ethernet, DDR меморија, LVDS сигнал, итн., На сите им е потребна контрола на импеданса. Контролата на импеданса на крајот треба да се реализира преку дизајн на ПХБ, што исто така поставува повисоки барања за технологијата на ПХБ плочи. По комуникација со фабриката за ПХБ и во комбинација со употреба на софтвер ЕДА, импедансата на жици се контролира според барањата за интегритет на сигналот.

Може да се пресметаат различни методи за ожичување за да се добие соодветната вредност на импеданса.

Microstrip lines

• Се состои од лента од жица со рамнината за заземјување и диелектрик во средината. Ако диелектричната константа, ширината на линијата и неговото растојание од рамнината на земјата се контролираат, тогаш неговата карактеристична импеданса е контролирана и точноста ќе биде во рамките на ± 5%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Стриплајн

Лента е лента од бакар во средината на диелектрикот помеѓу две проводни рамнини. Ако дебелината и ширината на линијата, диелектричната константа на медиумот и растојанието помеѓу заземјните рамнини на двата слоја се контролирани, карактеристичната импеданса на линијата е контролирана, а точноста е во рамките на 10%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

The structure of multi-layer board:

За добро да се контролира импедансата на ПХБ, неопходно е да се разбере структурата на ПХБ:

Обично она што ние го нарекуваме повеќеслојна табла е составено од основна плоча и полу-зацврстен лим ламинирани едни со други. Основната плоча е тврда, специфична дебелина, две лебни бакарни плочи, што е основниот материјал на печатената табла. 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.

Обично најоддалечените два диелектрични слоја на повеќеслојни се влажни слоеви, а одделни слоеви од бакарна фолија се користат однадвор од овие два слоја како надворешна бакарна фолија. Оригиналната спецификација за дебелина на надворешната бакарна фолија и внатрешната бакарна фолија е генерално 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ е околу 35um или 1.4mil), но по серија површинска обработка, конечната дебелина на надворешната бакарна фолија генерално ќе се зголеми за околу 1ОЗ. Внатрешната бакарна фолија е бакарна обвивка од двете страни на основната плоча. Конечната дебелина малку се разликува од првичната дебелина, но генерално е намалена за неколку um поради офорт.

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.

Кога се прави одредена дебелина на печатената плоча, од една страна, потребен е разумен избор на параметри на материјалот, од друга страна, конечната дебелина на полу-излечениот лист ќе биде помала од почетната дебелина. Следното е типична 6слојна ламинирана 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:

Површинска бакарна фолија:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. Конечната дебелина по завршувањето е околу 44um, 50um и 67um.

Основна чинија: S1141A, стандарден FR-4, најчесто се користат две панирани бакарни плочи. Изборните спецификации може да се одредат со контактирање на производителот.

Semi-cured tablet:

Спецификации (оригинална дебелина) се 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). Вистинската дебелина по притискање е обично околу 10-15um помала од првобитната вредност. Може да се користат максимум 3 полу-излечени таблети за ист слој за инфилтрација, а дебелината на 3 полу-излечени таблети не може да биде иста, може да се користат најмалку една половина излечени таблети, но некои производители мора да користат најмалку две На Ако дебелината на полу-излеченото парче не е доволна, може да се извалка бакарна фолија од двете страни на основната плоча, а потоа полу-излеченото парче може да се спои од двете страни, така што може да се направи подебел слој на инфилтрација постигне.

Слој за заварување со отпор:

Дебелината на слојот отпорен на лемење на бакарна фолија е C2≈8-10um. Дебелината на слојот отпорен на лемење на површината без бакарна фолија е C1, која варира со дебелината на бакарот на површината. Кога дебелината на бакарот на површината е 45um, C1≈13-15um, и кога дебелината на бакарот на површината е 70um, C1≈17-18um.

Пресечен дел:

Ние би помислиле дека пресекот на жицата е правоаголник, но всушност е трапезоид. Земајќи го ТОП слојот како пример, кога дебелината на бакарна фолија е 1ОЗ, горниот долен раб на трапезоидот е 1МИЛ пократок од долниот долен раб. На пример, ако ширината на линијата е 5МИЛ, тогаш горната и долната страна се околу 4МИЛ, а долната и долната страна се околу 5МИЛ. Разликата помеѓу горните и долните рабови е поврзана со дебелината на бакарот. Следната табела ја прикажува врската помеѓу горниот и долниот дел на трапезоидот под различни услови.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Дозволивост: Дозволеноста на полу-излекуваните листови е поврзана со дебелината. Следната табела ги прикажува параметрите за дебелина и пермитивност на различни типови полусушени листови:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Диелектричната константа на плочата е поврзана со употребениот материјал од смола. Диелектричната константа на плочата FR4 е 4.2 – 4.7, и се намалува со зголемување на фреквенцијата.

Фактор на диелектрична загуба: диелектрични материјали под дејство на наизменично електрично поле, поради потрошувачка на топлина и енергија се нарекува диелектрична загуба, обично изразена со диелектричен фактор на загуба Тан δ. Типичната вредност за S1141A е 0.015.

Минимална ширина на линија и растојание помеѓу линиите за да се обезбеди обработка: 4mil/4mil.

Воведување алатка за пресметка на импеданса:

Кога ја разбираме структурата на повеќеслојната табла и ги совладаме бараните параметри, можеме да ја пресметаме импедансата преку софтверот ЕДА. Можете да го користите Allegro за да го направите ова, но јас го препорачувам Polar SI9000, кој е добра алатка за пресметување карактеристична импеданса и сега се користи од многу фабрики за ПХБ.

При пресметување на карактеристичната импеданса на внатрешниот сигнал и на диференцијалната линија и на единствената терминална линија, ќе најдете само мала разлика помеѓу Polar SI9000 и Allegro поради некои детали, како што е обликот на пресекот на жицата. Меѓутоа, ако треба да се пресмета карактеристичната импеданса на површинскиот сигнал, предлагам да го изберете моделот Coated наместо моделот Surface, бидејќи таквите модели го земаат предвид постоењето на слој за отпорност на лемење, така што резултатите ќе бидат поточни. Следното е делумна слика од екранот на импедансата на површинската диференцијална линија пресметана со Polar SI9000 со оглед на слојот на отпорност на лемење:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Бидејќи дебелината на слојот за отпорност на лемење не е лесно контролирана, може да се користи и приближен пристап, како што препорача производителот на таблата: одземе одредена вредност од пресметката на моделот Surface. Се препорачува диференцијалната импеданса да е минус 8 оми, а импедансата со еден крај да биде минус 2 оми.

Диференцијални барања за PCB за жици

(1) Одредете го режимот на жици, параметри и пресметка на импеданса. Постојат два вида на режими на разлика за рутирање на линијата: режим на различна линија на надворешен слој, и режим на разлика на внатрешна лента. Импедансата може да се пресмета со поврзан софтвер за пресметување импеданса (како што е POLAR-SI9000) или формула за пресметка на импеданса преку разумно поставување параметар.

(2) Паралелни изометриски линии. Одредете ја ширината и растојанието на линијата и строго следете ја пресметаната ширина и растојание на линијата при рутирање. Растојанието помеѓу две линии мора секогаш да остане непроменето, односно да се одржува паралелно. 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. Општо земено, обидете се да избегнете користење на сигналот за разлика помеѓу слоевите, имено затоа што во вистинската обработка на ПХБ во процесот, поради каскадната ламинирана усогласеност, точноста е многу помала отколку што е предвидена помеѓу прецизноста на офорт, и во процесот на ламинирана загуба на диелектрик, не може да гарантира разлика растојанието меѓу линијата е еднакво на дебелината на меѓуслојниот диелектрик, ќе предизвика разлика помеѓу слоевите на разликата во промената на импедансата. Се препорачува да се користи разликата во истиот слој колку што е можно повеќе.