Kif tikkontrolla PCB impedenza?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Sinjali komuni, bħal bus PCI, bus PCI-E, USB, Ethernet, memorja DDR, sinjal LVDS, eċċ., Kollha jeħtieġu kontroll tal-impedenza. Il-kontroll tal-impedenza fl-aħħar jeħtieġ li jitwettaq permezz tad-disinn tal-PCB, li jressaq ukoll rekwiżiti ogħla għat-teknoloġija tal-bord tal-PCB. Wara komunikazzjoni mal-fabbrika tal-PCB u magħquda ma ‘l-użu ta’ softwer EDA, l-impedenza tal-wajers hija kkontrollata skond il-ħtiġijiet ta ‘l-integrità tas-sinjal.

Jistgħu jiġu kkalkulati metodi differenti ta ‘wajers biex jinkiseb il-valur ta’ impedenza korrispondenti.

Microstrip lines

• Din tikkonsisti fi strixxa ta ‘wajer bil-pjan terren u dielettriku fin-nofs. Jekk il-kostanti dielettrika, il-wisa ‘tal-linja, u d-distanza tagħha mill-pjan terren huma kontrollabbli, allura l-impedenza karatteristika tagħha hija kontrollabbli, u l-eżattezza tkun sa ± 5%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Stripline

Linja taż-żigarella hija strixxa tar-ram fin-nofs tad-dielettriku bejn żewġ pjani konduttivi. 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:

Sabiex l-impedenza tal-PCB tiġi kkontrollata sew, huwa meħtieġ li tifhem l-istruttura tal-PCB:

Normalment dak li nsejħu bord b’ħafna saffi huwa magħmul minn pjanċa tal-qalba u folja semi-solidifikata laminata flimkien ma ‘xulxin. Il-bord tal-qalba huwa ħxuna iebsa, speċifika, pjanċa tar-ram tal-ħobż tnejn, li huwa l-materjal bażiku tal-bord stampat. 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.

Normalment iż-żewġ saffi dielettriċi ta ‘barra b’ħafna saffi huma mxarrba, u saffi separati tal-fojl tar-ram jintużaw fuq barra ta’ dawn iż-żewġ saffi bħala l-fojl tar-ram ta ‘barra. L-ispeċifikazzjoni oriġinali tal-ħxuna tal-fojl tar-ram ta ‘barra u l-fojl tar-ram ta’ ġewwa hija ġeneralment 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ hija madwar 35um jew 1.4mil), iżda wara serje ta ‘trattament tal-wiċċ, il-ħxuna finali tal-fojl tar-ram ta’ barra ġeneralment tiżdied b’madwar 1OZ. Il-fojl tar-ram ta ‘ġewwa huwa l-kisi tar-ram fuq iż-żewġ naħat tal-pjanċa tal-qalba. Il-ħxuna finali tvarja ftit mill-ħxuna oriġinali, iżda ġeneralment titnaqqas b’diversi um minħabba l-inċiżjoni.

Is-saff ta ‘barra tal-bord b’ħafna saffi huwa s-saff ta’ reżistenza għall-iwweldjar, li huwa dak li spiss ngħidu “żejt aħdar”, naturalment, jista ‘jkun ukoll isfar jew kuluri oħra. 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. Dan li ġej huwa struttura laminata tipika ta ‘6 saffi:

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:

Fojl tar-ram tal-wiċċ:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. Il-ħxuna finali wara li tispiċċa hija madwar 44um, 50um u 67um.

Pjanċa tal-qalba: S1141A, standard FR-4, żewġ pjanċi tar-ram bil-ħobż huma komunement użati. L-ispeċifikazzjonijiet mhux obbligatorji jistgħu jiġu determinati billi tikkuntattja lill-manifattur.

Semi-cured tablet:

L-ispeċifikazzjonijiet (ħxuna oriġinali) huma 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). Il-ħxuna attwali wara l-ippressar hija ġeneralment madwar 10-15um inqas mill-valur oriġinali. Massimu ta ‘3 pilloli semi-vulkanizzati jistgħu jintużaw għall-istess saff ta’ infiltrazzjoni, u l-ħxuna ta ‘3 pilloli semi-vulkanizzati ma tistax tkun l-istess, jistgħu jintużaw mill-inqas pilloli nofs vulkanizzati, iżda xi manifatturi għandhom jużaw mill-inqas tnejn . Jekk il-ħxuna tal-biċċa semi-vulkanizzata mhix biżżejjed, il-fojl tar-ram fuq iż-żewġ naħat tal-pjanċa tal-qalba jista ‘jinqata’, u allura l-biċċa semi-vulkanizzata tista ‘titwaħħal fuq iż-żewġ naħat, sabiex saff ta’ infiltrazzjoni eħxen jista ‘jkun miksuba.

Saff tal-iwweldjar tar-reżistenza:

Il-ħxuna tas-saff ta ‘reżistenza għall-istann fuq il-fojl tar-ram hija C2≈8-10um. Il-ħxuna tas-saff ta ‘reżistenza għall-istann fuq il-wiċċ mingħajr fojl tar-ram hija C1, li tvarja bil-ħxuna tar-ram fuq il-wiċċ. Meta l-ħxuna tar-ram fuq il-wiċċ hija 45um, C1≈13-15um, u meta l-ħxuna tar-ram fuq il-wiċċ hija 70um, C1≈17-18um.

Taqsima trasversali:

Aħna naħsbu li s-sezzjoni trasversali ta ‘wajer hija rettangolu, iżda fil-fatt hija trapezoid. Meta tieħu s-saff TOP bħala eżempju, meta l-ħxuna tal-fojl tar-ram hija 1OZ, it-tarf ta ‘fuq tal-qiegħ tat-trapezoid huwa 1MIL iqsar mit-tarf t’isfel tal-qiegħ. Pereżempju, jekk il-wisa ‘tal-linja hija 5MIL, allura l-ġnub ta’ fuq u ta ‘isfel huma madwar 4MIL u l-ġnub ta’ isfel u ta ‘isfel huma madwar 5MIL. Id-differenza bejn it-truf ta ‘fuq u ta’ isfel hija relatata mal-ħxuna tar-ram. It-tabella li ġejja turi r-relazzjoni bejn il-parti ta ‘fuq u ta’ isfel tat-trapezoid taħt kundizzjonijiet differenti.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Permittività: Il-permittività ta ‘folji semi-vulkanizzati hija relatata mal-ħxuna. It-tabella li ġejja turi l-parametri tal-ħxuna u l-permittività ta ‘tipi differenti ta’ folji semi-vulkanizzati:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Il-kostanti dielettrika tal-pjanċa hija relatata mal-materjal tar-raża użat. Il-kostanti dielettrika tal-pjanċa FR4 hija 4.2 – 4.7, u tonqos biż-żieda tal-frekwenza.

Fattur ta ‘telf dielettriku: materjali dielettriċi taħt l-azzjoni ta’ kamp elettriku alternat, minħabba l-konsum tas-sħana u l-enerġija jissejjaħ telf dielettriku, ġeneralment espress b’fattur ta ‘telf dielettriku Tan δ. Il-valur tipiku għal S1141A huwa 0.015.

Wisa ‘minimu tal-linja u spazjar tal-linja biex tkun żgurata l-makkinar: 4mil / 4mil.

Introduzzjoni tal-għodda tal-kalkolu tal-impedenza:

Meta nifhmu l-istruttura tal-bord b’ħafna saffi u nikkontrollaw il-parametri meħtieġa, nistgħu nikkalkulaw l-impedenza permezz tas-softwer EDA. Tista ‘tuża Allegro biex tagħmel dan, imma nirrakkomanda Polar SI9000, li hija għodda tajba għall-kalkolu tal-impedenza karatteristika u issa hija użata minn bosta fabbriki tal-PCB.

Meta tikkalkula l-impedenza karatteristika tas-sinjal intern kemm tal-linja differenzjali kif ukoll tal-linja terminali waħda, issib biss differenza żgħira bejn il-Polar SI9000 u Allegro minħabba xi dettalji, bħall-forma tas-sezzjoni trasversali tal-wajer. Madankollu, jekk huwa biex tikkalkula l-impedenza karatteristika tas-sinjal tal-wiċċ, nissuġġerilek li tagħżel il-mudell Miksijin minflok il-mudell tal-wiċċ, minħabba li mudelli bħal dawn iqisu l-eżistenza ta ‘saff ta’ reżistenza għall-istann, u għalhekk ir-riżultati jkunu aktar preċiżi. Dan li ġej huwa screenshot parzjali tal-impedenza tal-linja differenzjali tal-wiċċ ikkalkulata bil-Polar SI9000 meta wieħed iqis is-saff tar-reżistenza tal-istann:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Peress li l-ħxuna tas-saff ta ‘reżistenza għall-istann mhix ikkontrollata faċilment, jista’ jintuża wkoll approċċ approssimattiv, kif irrakkomandat mill-manifattur tal-bord: naqqas valur speċifiku mill-kalkolu tal-mudell tal-Wiċċ. Huwa rrakkomandat li l-impedenza differenzjali tkun nieqsa 8 ohms u l-impedenza tat-tarf wieħed tkun nieqsa 2 ohms.

Rekwiżiti differenzjali tal-PCB għall-wajers

(1) Iddetermina l-mod tal-wajers, il-parametri u l-kalkolu tal-impedenza. Hemm żewġ tipi ta ‘modi ta’ differenza għar-rotta tal-linja: mod ta ‘differenza ta’ linja ta ‘saff ta’ barra mikrostrip u modalità ta ‘differenza ta’ linja ta ‘strixxa ta’ saff ta ‘ġewwa. L-impedenza tista ‘tiġi kkalkulata permezz ta’ softwer relatat għall-kalkolu tal-impedenza (bħal POLAR-SI9000) jew formula tal-kalkolu tal-impedenza permezz ta ‘issettjar raġonevoli tal-parametri.

(2) Linji isometriċi paralleli. Iddetermina l-wisa ‘u l-ispazjar tal-linja, u segwi b’mod strett il-wisa’ u l-ispazjar tal-linja kkalkulati meta tgħaddi. L-ispazjar bejn żewġ linji għandu dejjem jibqa ‘l-istess, jiġifieri, biex jinżamm parallel. 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. Ġeneralment tipprova tevita li tuża s-sinjal tad-differenza bejn is-saffi, jiġifieri minħabba li fl-ipproċessar attwali tal-PCB fil-proċess, minħabba l-preċiżjoni tal-allinjament laminat f’kaskata huwa ħafna inqas minn dak ipprovdut bejn il-preċiżjoni tal-inċiżjoni, u fil-proċess ta ‘telf dielettriku laminat, ma tistax tiggarantixxi l-ispazjar tal-linja tad-differenza hija ugwali għall-ħxuna tad-dielettriku bejn is-saffi, tikkawża d-differenza bejn is-saffi tad-differenza tal-bidla tal-impedenza. Huwa rrakkomandat li tuża d-differenza fl-istess saff kemm jista ‘jkun.