Без контрола на импеданса, ќе се предизвика значителен одраз и нарушување на сигналот, што ќе резултира со неуспех во дизајнот. 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 ПХБ табла технологија. 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.

Микрострипски линии

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%.

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

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%.

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

Структурата на повеќеслојна табла:

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. И полу-излеченото парче го сочинува таканаречениот слој за инфилтрација, ја игра улогата на поврзување на основната плоча, иако има одредена почетна дебелина, но во процесот на притискање на нејзината дебелина ќе се појават некои промени.

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.

Најоддалечениот слој на повеќеслојната плоча е слојот на отпорност на заварување, што е она што често го велиме „зелено масло“, се разбира, може да биде и жолто или други бои. Дебелината на слојот на отпорност на лемење генерално не е лесно точно да се одреди. Областа без бакарна фолија на површината е малку подебела од површината со бакарна фолија, но поради недостаток на дебелина на бакарна фолија, така што бакарната фолија е уште поистакната, кога со прстите ја допираме површината на печатената табла.

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:

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

PCB параметри:

Различни постројки со ПХБ имаат мали разлики во параметрите на ПХБ. Преку комуникација со техничка поддршка на фабриката за кола, добивме некои параметарски податоци за постројката:

Површинска бакарна фолија:

Постојат три дебелини од бакарна фолија што може да се користат: 12um, 18um и 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.

Полу-излечена таблета:

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.

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

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

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

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:

Како да се контролира импедансата на жици на ПХБ

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. Постојат два начина на паралелизам: едниот е дека двете линии одат во ист слој рамо до рамо, а другиот е дека двете линии одат во над-под слојот. 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.