Uten impedansstyring vil betydelig signalrefleksjon og forvrengning bli forårsaket, noe som resulterer i konstruksjonssvikt. Vanlige signaler, for eksempel PCI-buss, PCI-E-buss, USB, Ethernet, DDR-minne, LVDS-signal, etc., trenger alle impedansstyring. Impedanskontroll må til slutt realiseres gjennom PCB -design, som også stiller høyere krav til PCB-kort teknologi. Etter kommunikasjon med PCB -fabrikken og kombinert med bruk av EDA -programvare, kontrolleres impedansen til ledninger i henhold til kravene til signalintegritet.

Ulike ledningsmetoder kan beregnes for å få den tilsvarende impedansverdien.

Microstrip linjer

• Den består av en trådstrimmel med jordplanet og dielektrikum i midten. Hvis den dielektriske konstanten, bredden på linjen og dens avstand fra jordplanet er kontrollerbar, er dens karakteristiske impedans kontrollerbar, og nøyaktigheten vil være innenfor ± 5%.

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

Stripline

En båndlinje er en kobberstrimmel i midten av dielektrikummet mellom to ledende fly. Hvis tykkelsen og bredden på linjen, den dielektriske konstanten til mediet og avstanden mellom grunnplanene til de to lagene er kontrollerbare, er den karakteristiske impedansen til linjen kontrollerbar, og nøyaktigheten er innenfor 10%.

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

Strukturen til flerlagsbrettet:

For å kontrollere PCB -impedansen godt, er det nødvendig å forstå strukturen til PCB:

Vanligvis består det vi kaller flerlagsbrett av kjerneplate og halvstivnet ark som er laminert sammen med hverandre. Kjerneplate er en hard, spesifikk tykkelse, to brød kobberplate, som er grunnmaterialet til det trykte brettet. Og det halvherdede stykket utgjør det såkalte infiltrasjonslaget, spiller rollen som å binde kjerneplaten, selv om det er en viss innledende tykkelse, men i prosessen med å presse dens tykkelse vil det oppstå noen endringer.

Vanligvis er de ytterste to dielektriske lagene i et flerlag fuktet lag, og separate kobberfolielag brukes på utsiden av disse to lagene som den ytre kobberfolien. Den opprinnelige tykkelsesspesifikasjonen for ytre kobberfolie og indre kobberfolie er generelt 0.5 oz, 1 OZ, 2 OZ (1 OZ er omtrent 35 um eller 1.4 mil), men etter en serie overflatebehandling vil den endelige tykkelsen på ytre kobberfolie generelt øke med ca. 1 OZ. Den indre kobberfolien er kobberdekselet på begge sider av kjerneplaten. Den endelige tykkelsen skiller seg lite fra den opprinnelige tykkelsen, men den reduseres vanligvis med flere um på grunn av etsning.

Det ytterste laget på flerlagsplaten er sveisemotstandslaget, det er det vi ofte sier “grønn olje”, selvfølgelig kan det også være gult eller andre farger. Tykkelsen på loddemotstandslaget er generelt ikke lett å bestemme nøyaktig. Området uten kobberfolie på overflaten er litt tykkere enn området med kobberfolie, men på grunn av mangel på kobberfolie tykkelse, er kobberfolien fremdeles mer fremtredende når vi berører den trykte brettoverflaten med fingrene våre kan føles.

Når en bestemt tykkelse av det trykte brettet er laget, er det på den ene siden rimelig valg av materialparametere som kreves, på den annen side vil den endelige tykkelsen på det halvherdede arket være mindre enn den opprinnelige tykkelsen. Følgende er en typisk 6-lags laminert struktur:

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

PCB -parametere:

Ulike PCB -anlegg har små forskjeller i PCB -parametere. Gjennom kommunikasjon med teknisk støtte for kretskortet anskaffet vi noen parameterdata for anlegget:

Overflate kobberfolie:

Det er tre tykkelser på kobberfolie som kan brukes: 12um, 18um og 35um. Den endelige tykkelsen etter ferdigstillelse er ca 44um, 50um og 67um.

Kjerneplate: S1141A, standard FR-4, to panerte kobberplater brukes ofte. De valgfrie spesifikasjonene kan bestemmes ved å kontakte produsenten.

Halvherdet nettbrett:

Spesifikasjoner (original tykkelse) er 7628 (0.185 mm), 2116 (0.105 mm), 1080 (0.075 mm), 3313 (0.095 mm). Den faktiske tykkelsen etter pressing er vanligvis omtrent 10-15um mindre enn den opprinnelige verdien. Maksimalt 3 halvherdede tabletter kan brukes for det samme infiltrasjonslaget, og tykkelsen på 3 halvherdede tabletter kan ikke være den samme, minst en halvherdet tablett kan brukes, men noen produsenter må bruke minst to . Hvis tykkelsen på det halvherdede stykket ikke er nok, kan kobberfolien på begge sider av kjerneplaten etses av, og deretter kan det halvherdede stykket bindes på begge sider, slik at et tykkere infiltrasjonslag kan oppnådd.

Motstandssveiselag:

Tykkelsen på loddebestandig laget på kobberfolien er C2≈8-10um. Tykkelsen på loddebestandig laget på overflaten uten kobberfolie er C1, som varierer med tykkelsen på kobber på overflaten. Når tykkelsen på kobber på overflaten er 45um, C1≈13-15um, og når tykkelsen på kobber på overflaten er 70um, C1≈17-18um.

Tverrsnitt:

Vi skulle tro at tverrsnittet av en ledning er et rektangel, men det er faktisk et trapes. Ta det øverste laget som et eksempel, når tykkelsen på kobberfolie er 1 OZ, er den øvre nedre kanten av trapezformet 1MIL kortere enn den nedre bunnkanten. For eksempel, hvis linjebredden er 5MIL, er topp- og undersiden omtrent 4MIL og bunnen og undersiden er omtrent 5MIL. Forskjellen mellom øvre og nedre kant er relatert til kobbertykkelse. Tabellen nedenfor viser forholdet mellom toppen og bunnen av trapezoidet under forskjellige forhold.

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

Permittivitet: Permittiviteten til halvherdede ark er relatert til tykkelse. Tabellen nedenfor viser tykkelse og permittivitetsparametere for forskjellige typer halvherdede ark:

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

Den dielektriske konstanten til platen er relatert til harpiksmaterialet som brukes. Den dielektriske konstanten til FR4 -platen er 4.2 – 4.7, og avtar med frekvensøkning.

Dielektrisk tapfaktor: dielektriske materialer under virkningen av vekslende elektrisk felt, på grunn av varme og energiforbruk kalles dielektrisk tap, vanligvis uttrykt av dielektrisk tapfaktor Tan δ. Den typiske verdien for S1141A er 0.015.

Minste linjebredde og linjeavstand for å sikre bearbeiding: 4mil/4mil.

Introduksjon av beregningsverktøy for impedans:

Når vi forstår strukturen til flerlags -brettet og mestrer de nødvendige parameterne, kan vi beregne impedansen gjennom EDA -programvare. Du kan bruke Allegro til å gjøre dette, men jeg anbefaler Polar SI9000, som er et godt verktøy for å beregne karakteristisk impedans og nå brukes av mange PCB -fabrikker.

Når du beregner den karakteristiske impedansen til det indre signalet til både differensiallinjen og den enkelte terminallinjen, finner du bare en liten forskjell mellom Polar SI9000 og Allegro på grunn av noen detaljer, for eksempel formen på ledningens tverrsnitt. Men hvis det skal beregnes den karakteristiske impedansen til Surface -signalet, foreslår jeg at du velger Coated -modellen i stedet for Surface -modellen, fordi slike modeller tar hensyn til eksistensen av loddemotstandslag, så resultatene blir mer nøyaktige. Følgende er et delvis skjermbilde av overflødifferensiallinjens impedans beregnet med Polar SI9000 med tanke på loddemotstandslaget:

Hvordan kontrollere PCB-ledningsimpedansen

Siden tykkelsen på loddebestandighetslaget ikke lett kan kontrolleres, kan en omtrentlig tilnærming også brukes, som anbefalt av brettprodusenten: trekk fra en bestemt verdi fra overflatemodellberegningen. Det anbefales at differensialimpedansen er minus 8 ohm og en-ende-impedansen er minus 2 ohm.

Differensielle PCB -krav for ledninger

(1) Bestem ledningsmodus, parametere og impedansberegning. Det er to typer forskjellsmoduser for linjeruting: ytre lag mikrostrimmellinjeforskjellsmodus og indre lag stripelinjeforskjellsmodus. Impedans kan beregnes av relatert programvare for impedansberegning (for eksempel POLAR-SI9000) eller impedansberegningsformel gjennom rimelig parameterinnstilling.

(2) Parallelle isometriske linjer. Bestem linjebredden og avstanden, og følg den beregnede linjebredden og avstanden strengt når du dirigerer. Avstanden mellom to linjer må alltid forbli uendret, det vil si for å være parallell. Det er to måter for parallellisme: den ene er at de to linjene går i det samme side ved side-laget, og den andre er at de to linjene går i det over-under laget. Prøv generelt å unngå å bruke differansesignalet mellom lagene, nemlig fordi den i selve behandlingen av PCB i prosessen på grunn av den kaskaderende laminerte justeringsnøyaktigheten er mye lavere enn gitt mellom etsingspresisjonen og i prosessen med laminert dielektrisk tap, kan ikke garantere at forskjellen mellom linjeavstanden er lik tykkelsen på dielektrisk mellomlag, vil forårsake forskjellen mellom lagene av forskjellen i impedansendring. Det anbefales å bruke differansen i samme lag så mye som mulig.