Leiterplattentechnisch - Wie machen wir einen guten Job in der PCB Impedanzsteuerung

Ohne Impedanzsteuerung treten erhebliche Signalreflexionen und Signalverzerrungen auf, die zu Konstruktionsfehlern führen. Allgemeine Signale, wie PCI-Bus, PCI-E-Bus, USB, Ethernet, DDR-Speicher, LVDS-Signale usw., erfordern eine Impedanzsteuerung. Impedanzsteuerung muss letztendlich durch PCB-Design realisiert werden, und höhere Anforderungen werden an den PCB-Leiterplattenprozess gestellt. Nach der Kommunikation mit der Leiterplattenfabrik, kombiniert mit der Verwendung von EDA-Software, wird die Impedanz der Leiterbahn in Übereinstimmung mit den Signalintegritätsanforderungen gesteuert.

Verschiedene Verdrahtungsmethoden können berechnet werden, um den entsprechenden Impedanzwert zu erhalten.

1. Microstrip Linie

Es besteht aus einem Banddraht und einer Masseebene, mit einem Dielektrikum in der Mitte. Wenn die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums, die Breite der Linie und der Abstand von der Erdungsebene steuerbar sind, dann ist seine charakteristische Impedanz auch steuerbar, und seine Genauigkeit liegt innerhalb von ±5%.

2. Stripline

Eine Stripline ist ein Kupferband, das in der Mitte eines Dielektrikums zwischen zwei leitenden Ebenen platziert wird. Wenn die Dicke und Breite der Linie, die Dielektrizitätskonstante des Mediums und der Abstand zwischen den beiden Masseebenen alle steuerbar sind, ist die charakteristische Impedanz der Linie auch steuerbar, und die Genauigkeit liegt innerhalb von 10%.

Laminatstruktur

3. PCB-Parameter

Verschiedene PCB-Fabriken haben leichte Unterschiede in den PCB-Parametern. Durch Kommunikation mit dem technischen Support der Leiterplattenfabrik können einige Parameterdaten der Fabrik erhalten werden:

Oberflächenschicht Kupferfolie: Es gibt drei Arten Oberflächenschicht Kupferfolie Materialstärke, die verwendet werden kann: 12um, 18um und 35um. Die endgültige Dicke nach der Verarbeitung beträgt etwa 44um, 50um und 67um.

Kernplatte: Unsere häufig verwendete Platte ist S1141A, Standard FR-4, zwei Kupferbrote, und die verfügbaren Spezifikationen können durch Kontaktaufnahme mit dem Hersteller bestimmt werden.

4. Die Struktur der mehrschichtigen Platte

Um die Impedanz der Leiterplatte gut zu steuern, müssen wir zuerst die Struktur der Leiterplatte verstehen: Normalerweise wird das, was wir eine mehrschichtige Leiterplatte nennen, durch Laminieren einer Kernplatte und eines Prepregs gebildet. Die Kernplatte ist eine Art starr und spezifisch Die dicke Zweibrot-Kupferplatte ist das Grundmaterial, aus dem die Leiterplatte besteht. Das Prepreg bildet die sogenannte Benetzungsschicht, die die Rolle der Verklebung der Kernplatte spielt. Obwohl es auch eine bestimmte Anfangsstärke hat, ändert sich seine Dicke während des Pressvorgangs. Baineng.com ist ein Tochterunternehmen der Qinji Group und eine führende inländische Dienstleistungsplattform für die elektronische Industrie. Es bietet Online-Komponenten, Sensorbeschaffung, PCB-Anpassung, Stücklistenverteilung, Materialauswahl und andere elektronische Industrie-Lieferketten-Komplettlösungen, aus einer Hand, um die Elektronikindustrie zu erfüllen Die allgemeinen Bedürfnisse kleiner und mittlerer Kunden in der Industrie.

Normalerweise sind die beiden äußersten dielektrischen Schichten der Mehrschichtplatte beide benetzende Schichten, und eine separate Kupferfolienschicht wird als äußere Kupferfolie auf der Außenseite der beiden Schichten verwendet. Die ursprünglichen Dickenspezifikationen der äußeren Kupferfolie und der inneren Kupferfolie sind im Allgemeinen 0.5OZ, 1OZ, 2OZ (1OZ ist etwa 35um oder 1.4mil), aber nach einer Reihe von Oberflächenbehandlungen ist die endgültige Dicke der äußeren Kupferfolie durchschnittlich. Die innere Kupferfolie ist das Kupfer, das auf beiden Seiten der Kernplatte plattiert ist, und seine Enddicke ist von der ursprünglichen Dicke sehr klein, aber aufgrund des Ätzes wird sie im Allgemeinen um ein paar um reduziert.

Die äußerste Schicht der Mehrschichtplatte ist die Lötmaske, was wir oft "grünes Öl" nennen. Natürlich kann es auch gelb oder andere Farben sein. Die Dicke der Lötmaske ist im Allgemeinen nicht einfach genau zu bestimmen. Der Bereich ohne Kupferfolie auf der Oberfläche ist etwas dicker als der Bereich mit Kupferfolie. Aufgrund der fehlenden Kupferfoliendicke erscheint die Kupferfolie jedoch immer noch prominenter. Wenn wir verwenden, können Sie es fühlen, wenn Ihr Finger die Oberfläche der Leiterplatte berührt.

Bei der Herstellung einer Druckplatte mit einer bestimmten Dicke ist es einerseits erforderlich, die Parameter verschiedener Materialien vernünftig auszuwählen. Andererseits ist die endgültige Umformdicke des Prepregs kleiner als die Ausgangsdicke. Unten ist ein typischer 6-Lagen

5. Halbgehärtete Folie

Die Spezifikationen (Originalstärke) sind 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). Die tatsächliche Dicke nach dem Pressen ist normalerweise 10-15um kleiner als der ursprüngliche Wert. Bis zu drei Prepregs können für die gleiche Benetzungsschicht verwendet werden, und die Dicke der 3 Prepregs kann nicht gleich sein. Mindestens ein Prepreg kann verwendet werden, aber einige Hersteller benötigen mindestens zwei. Wenn die Dicke des Prepregs nicht ausreicht, können die Kupferfolien auf beiden Seiten der Kernplatte weggeätzt werden, und dann können die Prepregs zur Haftung auf beiden Seiten verwendet werden, so dass eine dickere Benetzungsschicht erreicht werden kann.

Lötmaske: Die Dicke der Lötmaske auf der Kupferfolie ist C2-8-10um, und die Dicke der Lötmaske auf der Oberfläche ohne Kupferfolie C1 variiert je nach Oberflächenkupferdicke. Wenn die Oberflächenkupferdicke 45um ist, C1­13­15um, wenn die Oberflächenkupferdicke 70um ist, C1­17­18um.

Drahtquerschnitt: Wir würden denken, dass der Querschnitt des Drahtes ein Rechteck ist, aber es ist tatsächlich ein Trapez. Nehmen wir die TOP-Schicht als Beispiel, wenn die Dicke der Kupferfolie 1OZ ist, ist die obere Basis des Trapezs 1MIL kürzer als die untere Basis. Zum Beispiel ist die Linienbreite 5MIL, dann ist die obere Unterseite etwa 4MIL und die untere Unterseite 5MIL. Der Unterschied zwischen der oberen und unteren Basis hängt mit der Kupferdicke zusammen. Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen der oberen und unteren Basis des Trapezs unter verschiedenen Bedingungen.

Dielektrizitätskonstante: Die Dielektrizitätskonstante des Prepregs hängt mit der Dicke zusammen

Die Dielektrizitätskonstante der Platine hängt mit dem verwendeten Harzmaterial zusammen. Die dielektrische Konstante der FR4-Platine ist 4.2-4.7, und sie nimmt ab, wenn die Frequenz steigt.

Dielektrischer Verlustfaktor: Unter Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes wird die Energie, die durch Wärme verbraucht wird, die von einem dielektrischen Material erzeugt wird, dielektrischer Verlust genannt, der normalerweise durch den dielektrischen Verlustfaktor tanδ ausgedrückt wird. Der typische Wert von S1141A ist 0.015.

Die minimale Linienbreite und Linienabstand, die für die Verarbeitung garantiert werden können: 4mil/4mil.

PCB-Anforderungen für Differentialpaarspuren

(1) Bestimmen Sie den Verdrahtungsmodus, die Parameter und die Impedanzberechnung. Das Differentialpaarrouting wird in den Differentialmodus der Außenschichtmikrostreifenlinie und den Differentialmodus der Innenschichtstreifenlinie unterteilt. Durch vernünftige Einstellung der Parameter kann die Impedanz durch die entsprechende Impedanzberechnungssoftware (wie POLAR-SI9000) oder die Impedanzberechnungsformel berechnet werden.

(2) Nehmen Sie parallele äquidistante Linien. Bestimmen Sie die Linienbreite und den Abstand der Leiterbahnen. Beim Routing müssen Sie sich strikt an die berechnete Linienbreite und -abstände halten. Der Abstand zwischen den beiden Linien muss konstant gehalten werden, d.h. sie müssen parallel sein. Es gibt zwei parallele Wege: eine ist, dass die beiden Drähte nebeneinander verlaufen, und die andere ist, dass die beiden Drähte über-unter laufen. Versuchen Sie im Allgemeinen, letzteres zu vermeiden, das heißt das Zwischenschichtdifferenzsignal, da bei der tatsächlichen Verarbeitung der Leiterplatte die Laminierungsausrichtungsgenauigkeit zwischen den Laminierungen viel niedriger ist als die Ätzgenauigkeit derselben Schicht und der Medienverlust während des Laminierungsprozesses nicht verwendet werden kann. Stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den Differenzlinien der Dicke des Zwischenschichtdielektrikums entspricht, wodurch sich die Differenzimpedanz des Zwischenschichtdifferenzpaares ändert. Es wird empfohlen, den Unterschied in der gleichen Schicht so viel wie möglich zu verwenden.