Без контроле импеданце, доћи ће до значајног одбијања и изобличења сигнала, што ће довести до грешке у дизајну. Уобичајеним сигналима, као што су ПЦИ магистрала, ПЦИ-Е магистрала, УСБ, Етхернет, ДДР меморија, ЛВДС сигнал итд., Потребна је контрола импеданце. Kontrola impedanse na kraju treba da se realizuje kroz dizajn PCB-a, koji takođe postavlja veće zahteve za ПЦБ плоча tehnologije. Nakon komunikacije sa fabrikom PCB-a i kombinovano sa upotrebom EDA softvera, impedansa ožičenja se kontroliše u skladu sa zahtevima integriteta signala.

Могу се израчунати различити начини ожичења да би се добила одговарајућа вредност импедансе.

Микротракасте линије

Sastoji se od trake žice sa ravnim uzemljenja i dielektrikom u sredini. Ако се диелектрична константа, ширина линије и њено растојање од уземљења могу контролисати, онда је карактеристична импеданса контролисана, а тачност ће бити унутар ± 5%.

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Стриплине

Линија врпце је бакарна трака у средини диелектрика између две проводне равни. Ако се могу контролисати дебљина и ширина линије, диелектрична константа медијума и растојање између равни тла два слоја, карактеристична импеданса линије је контролисана, а тачност је унутар 10%.

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Структура вишеслојне плоче:

Да би се добро контролисала импеданса ПЦБ -а, потребно је разумети структуру ПЦБ -а:

Обично оно што називамо вишеслојна плоча састоји се од језгрене плоче и получврсте плоче међусобно ламиниране. Основна плоча је тврда, специфичне дебљине, две бакарне плоче за хлеб, који је основни материјал штампане плоче. Полустврднути комад чини такозвани инфилтрациони слој, игра улогу везивања језгре, иако постоји одређена почетна дебљина, али у процесу пресовања његове дебљине ће доћи до неких промена.

Обично су најудаљенија два диелектрична слоја вишеслојног навлажени слојеви, а одвојени слојеви бакарне фолије користе се са спољне стране ова два слоја као спољна бакарна фолија. Оригинална спецификација дебљине спољашње бакарне фолије и унутрашње бакарне фолије је генерално 0.5 оз, 1 оз, 2 оз (1 оз је око 35ум или 1.4 мил), али након серије површинске обраде, коначна дебљина спољне бакарне фолије ће се генерално повећати за око 1ОЗ. Унутрашња бакарна фолија је бакарна облога са обе стране плоче језгра. Коначна дебљина се мало разликује од првобитне дебљине, али се генерално смањује за неколико ум због нагризања.

Најудаљенији слој вишеслојне плоче је слој отпора заваривања, што често називамо „зелено уље“, наравно, може бити и жуто или у другим бојама. Дебљину слоја отпора лемљења генерално није лако одредити тачно. Подручје без бакарне фолије на површини је нешто дебље од површине са бакарном фолијом, али због недостатка дебљине бакарне фолије, па је бакарна фолија и даље истакнута, када прстима додирнемо површину штампане плоче.

Када се направи одређена дебљина штампане плоче, с једне стране, потребан је разуман избор параметара материјала, с друге стране, коначна дебљина полустврднутог лима бит ће мања од почетне дебљине. Следи типична 6-слојна ламинирана структура:

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Параметри ПЦБ -а:

Различита постројења за ПЦБ имају мале разлике у параметрима ПЦБ -а. Комуникацијом са техничком подршком постројења за штампане плоче добили смо неке параметарске податке о постројењу:

Површинска бакарна фолија:

Постоје три дебљине бакарне фолије које се могу користити: 12ум, 18ум и 35ум. Коначна дебљина након завршне обраде је око 44ум, 50ум и 67ум.

Језгро: С1141А, стандард ФР-4, обично се користе две похане бакарне плоче. Опционалне спецификације се могу утврдити контактирањем произвођача.

Полуотврднута таблета:

Спецификације (оригинална дебљина) су 7628 (0.185 мм), 2116 (0.105 мм), 1080 (0.075 мм), 3313 (0.095 мм). Стварна дебљина након пресовања је обично око 10-15ум мања од првобитне вредности. За исти инфилтрациони слој могу се користити највише 3 полустврднуте таблете, а дебљина 3 полустврднуте таблете не може бити иста, може се користити најмање једна полустврднута таблета, али неки произвођачи морају користити најмање две . Ако дебљина полустврднутог комада није довољна, бакарна фолија са обе стране плоче језгре може се откинути, а затим се полустврднути комад може залепити са обе стране, тако да може бити дебљи инфилтрациони слој постићи.

Отпорни слој за заваривање:

Дебљина слоја отпора лемљења на бакарној фолији је Ц2≈8-10ум. Дебљина слоја отпорног лемљења на површини без бакарне фолије је Ц1, која варира у зависности од дебљине бакра на површини. Када је дебљина бакра на површини 45ум, Ц1≈13-15ум, и када је дебљина бакра на површини 70ум, Ц1≈17-18ум.

Попречни одсек:

Мислили бисмо да је попречни пресек жице правоугаоник, али то је заправо трапез. Узимајући као пример горњи слој, када је дебљина бакарне фолије 1ОЗ, горња доња ивица трапеза је 1МИЛ краћа од доње доње ивице. На пример, ако је ширина линије 5МИЛ, горња и доња страна су око 4МИЛ, а доња и доња страна су око 5МИЛ. Разлика између горње и доње ивице је повезана са дебљином бакра. Следећа табела приказује однос између врха и дна трапеза под различитим условима.

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Дозвола: Допустност полусушених лимова повезана је с дебљином. У следећој табели приказани су параметри дебљине и пропусности различитих врста полустврднутих лимова:

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Диелектрична константа плоче је повезана са употребљеним материјалом смоле. Диелектрична константа ФР4 плоче је 4.2 – 4.7 и смањује се са повећањем фреквенције.

Фактор диелектричних губитака: диелектрични материјали под дејством наизменичног електричног поља, услед потрошње топлоте и енергије, називају се диелектрични губици, обично изражени фактором диелектричних губитака Тан δ. Типична вредност за С1141А је 0.015.

Минимална ширина линије и размак између редова за обезбеђивање обраде: 4мил/4мил.

Увод у алат за прорачун импедансе:

Када схватимо структуру вишеслојне плоче и савладамо потребне параметре, можемо израчунати импеданцију помоћу софтвера ЕДА. За то можете користити Аллегро, али препоручујем Полар СИ9000, који је добар алат за израчунавање карактеристичне импедансе и сада га користе многе фабрике ПЦБ -а.

Приликом израчунавања карактеристичне импедансе унутрашњег сигнала и диференцијалног вода и појединачног прикључног вода, наћи ћете само малу разлику између Полар СИ9000 и Аллегро због неких детаља, попут облика попречног пресека жице. Међутим, ако се ради о израчунавању карактеристичне импедансе Сурфаце сигнала, предлажем да уместо Сурфаце модела изаберете модел са премазом, јер такви модели узимају у обзир постојање слоја отпора лемљења, па ће резултати бити тачнији. Следи делимични снимак екрана површинске диференцијалне импедансе водова израчунат помоћу Полар СИ9000 узимајући у обзир слој отпора лемљења:

Како контролисати импеданцију ожичења ПЦБ -а

Будући да се дебљина слоја отпорног на лемљење не може лако контролисати, такође се може користити приближан приступ, према препоруци произвођача плоче: одузмите одређену вредност из прорачуна модела Сурфаце. Препоручује се да диференцијална импеданција буде минус 8 ома, а импеданса са једног краја минус 2 ома.

Диференцијални захтеви за ПЦБ за ожичење

(1) Одредите начин ожичења, параметре и прорачун импедансе. Постоје две врсте начина разлике за усмеравање линија: режим разлике линија микротракастог спољашњег слоја и режим разлике линија линија унутрашњег слоја. Импеданса се може израчунати помоћу одговарајућег софтвера за прорачун импедансе (као што је ПОЛАР-СИ9000) или формуле за прорачун импедансе путем разумног подешавања параметара.

(2) Паралелне изометријске линије. Одредите ширину линије и размак и строго се придржавајте израчунате ширине линије и размака приликом рутирања. Размак између две линије мора увек остати непромењен, односно да остане паралелан. Постоје два начина паралелизма: један је да две линије ходају у истом слоју један поред другог, а други је да две линије ходају у слоју који се налази испод. Уопштено, покушајте да избегнете коришћење сигнала разлике између слојева, наиме зато што је у стварној обради ПЦБ -а у процесу, због каскадног ламинираног поравнања тачност поравнања много нижа него што је предвиђено између прецизности јеткања, и у процесу ламинираног диелектричног губитка, не може гарантовати да је разлика у размаку линија једнака дебљини међуслојног диелектрика, узроковаће разлику између слојева разлике промене импедансе. Препоручује се да се разлика унутар истог слоја користи што је више могуће.