Leiterplattentechnisch - Berechnungsmethode der Leiterplattenimpedanz

Im Hochgeschwindigkeits-PCB-Designprozess sind PCB-Stack-Design und PCB-Impedanzberechnung die ersten Schritte. PCB-Impedanz-Berechnungsmethode ist sehr ausgereift, so dass der Unterschied zwischen verschiedenen PCB-Softwareberechnungen sehr klein ist. Dieser ipcber verwendet si9000 als Beispiel.

PCB-Impedanzberechnung ist relativ umständlich, aber wir können einige Erfahrungswerte zusammenfassen, um die Berechnungseffizienz zu verbessern. Für die allgemein verwendete FR4, 50ohm PCB Microstrip Linie ist die Linienbreite im Allgemeinen gleich 2-mal der mittleren Dicke; Die Linienbreite der 50-Ohm-Stripline entspricht der Hälfte der Gesamtdicke des Mediums zwischen den beiden Ebenen, was uns helfen kann, den Bereich der Leiterplattenlinenbreite schnell zu sperren. Beachten Sie, dass die berechnete Leiterplattenlinenbreite im Allgemeinen kleiner als dieser Wert ist.

Neben der Verbesserung der Recheneffizienz müssen wir auch die PCB-Berechnung verbessern. Treffen Sie oft auf die Inkonsistenz zwischen der von Ihnen berechneten Leiterplattenimpedanz und der Leiterplattenfabrik? Einige Leute werden sagen, dass dies nichts damit zu tun hat. Lassen Sie die PCB Factory es direkt anpassen. Aber wird es PCB Factory nicht einstellen können, lassen Sie sich PCB Impedanzsteuerung entspannen? Eine gute Arbeit im Produkt oder alles in ihrer eigenen Kontrolle zu machen, ist besser.

Die folgenden Punkte werden als Referenz beim Entwurf der gestapelten PCB-Impedanzberechnung angeführt:

1. PCB-Linienbreite wird bevorzugt breit statt dünn zu sein. Was bedeutet das? Weil wir wissen, dass es eine Grenze der Feinheit im Leiterplattenherstellungsprozess gibt und es keine Grenze der Breite gibt. Wenn die Linienbreite der Leiterplatte verengt wird, um die Leiterplattenimpedanz anzupassen, wird es schwierig sein, die Kosten zu erhöhen oder die Steuerung der Leiterplattenimpedanz zu entspannen. Daher bedeutet die relative Breite in der Berechnung, dass die Zielimpedanz etwas niedriger ist. Zum Beispiel ist die Einzelleitungsimpedanz 50ohm. Wir können es auf 49ohm berechnen und versuchen, es nicht auf 51ohm zu berechnen.

2. Es gibt einen allgemeinen Trend. In unserem Design kann es mehrere PCB-Impedanzsteuerungsziele geben, so dass die gesamte PCB-Impedanz größer oder kleiner als 100 Ohm und 90 Ohm sein sollte.

3. Die Restkupferrate und die Leimflussrate werden berücksichtigt. Wenn eine oder beide Seiten des Prepregs mit PCB-Schaltung geätzt werden, füllt der Kleber während des Pressvorgangs den geätzten Spalt aus, so dass die Klebedickenzeit zwischen den beiden Schichten reduziert wird. Je kleiner die Restkupferrate, desto gefüllter, desto weniger Restkupfer. Wenn also die Dicke des zweilagigen Prepregs 5MIL ist, wählen Sie ein etwas dickeres Prepreg entsprechend der Restkupferrate.

4. Geben Sie Glastuch und Kleberinhalt an. Ingenieure, die PCB-Datenblätter gesehen haben, wissen alle, dass der Dielektrizitätskoeffizient verschiedener Glasgewebe, halbgehärteter Wafer oder Kernplatine mit unterschiedlichem Leimgehalt unterschiedlich ist. Selbst wenn es fast die gleiche Höhe hat, kann es der Unterschied von 3,5 und 4 sein. Dieser Unterschied kann die Änderung der Einzelleitungsimpedanz etwa 3 Ohm verursachen. Darüber hinaus ist der Glasfasereffekt eng mit der Größe des Glastuchfensters verbunden. Wenn Sie ein Design von 10Gbps oder höherer Geschwindigkeit haben und Ihre Laminierung kein spezifiziertes Material hat und die Leiterplattenfabrik ein einzelnes Blatt 1080 PCB-Material verwendet, kann es zu Signalintegritätsproblemen kommen.

Natürlich ist die Berechnung der Restkupferrate und des Leimflusses ungenau, der Dielektrizitätskoeffizient der Leiterplatte neuer Materialien ist manchmal inkonsistent mit dem Nennwert, und einige PCB-Glastuchfabriken bereiten Materialien usw. nicht vor, was dazu führt, dass das Design der Laminierung nicht realisiert werden kann oder die Lieferzeit verzögert wird. Wie? Lassen Sie zu Beginn des Entwurfs die Plattenfabrik einen Stapel nach unseren Anforderungen und ihrer Erfahrung entwerfen, so dass die ideale und realisierbare Laminierung durch mehr als ein paar Runden erhalten werden kann.

Letztes Mal sprachen wir über einige "Kunst des Kompromisses" zwischen PCB-Impedanzberechnung und Prozessplanung, hauptsächlich um den Zweck der PCB-Impedanzsteuerung zu erreichen, aber auch um die Bequemlichkeit der Prozessverarbeitung sicherzustellen und die Kosten der PCB-Verarbeitung zu minimieren. Als nächstes werden wir über den spezifischen Prozess der Berechnung der Leiterplattenimpedanz mit si9000 sprechen.

Wie man PCB Impedanz berechnet

Für die Berechnung der Leiterplattenimpedanz ist die Stapeleinstellung eine Voraussetzung. Zunächst müssen die spezifischen Stapelinformationen eines einzelnen Boards festgelegt werden. Im Folgenden finden Sie die PCB-Stapelinformationen einer gemeinsamen achtschichtigen Leiterplatte. Nehmen Sie dies als Beispiel, um einige Vorsichtsmaßnahmen für die Berechnung der Leiterplattenimpedanz zu sehen.

PCB-Impedanz berechnen

Für die Signalleitung kann die Implementierung auf der Platine in Microstrip und Stripline unterteilt werden. Der Unterschied zwischen den beiden macht die Struktur der Impedanzberechnung inkonsistent. Im Folgenden werden die beiden gängigen PCB-Impedanzberechnungsfälle erläutert.

a. Leiterplatten-Mikrostreifenleitung

Die Eigenschaft der PCB-Microstrip-Linie ist, dass es nur eine Referenzschicht gibt, die mit grünem Öl bedeckt ist. Im Folgenden ist die spezifische Parametereinstellung der Einzellinie (50 Ω) und der Differenzlinie (100 Ω).

Überlegungen zum PCB-Impedanzdesign:

1. H1 ist die mittlere Dicke von der Oberflächenschicht zur Referenzschicht, ausgenommen die Kupferdicke der Referenzschicht;

2. C1, C2 und C3 sind die Dicke des grünen Öls. Im Allgemeinen ist die Dicke des grünen Öls etwa 0.5mil 1mil, also ist es gut, den Standardwert zu behalten. Die Dicke hat einen leichten Einfluss auf die Impedanz. Dies ist auch der Grund, warum Siebdruck bei der Textverarbeitung möglichst nicht auf der Impedanzlinie platziert werden sollte.

3. Die Dicke von T1 ist im Allgemeinen die Dicke des Oberflächenkupfers plus der Beschichtung, und 1.8mil ist das Ergebnis der Beschichtung 0.5oz.

4. Im Allgemeinen ist W1 die Breite der Linie auf dem Brett. Da die bearbeitete Linie trapezförmig ist, so W2

b. Stripline

Eine Stripline ist ein Draht, der zwischen zwei Bezugsebenen liegt. Im Folgenden ist die spezifische Parametereinstellung der Einzellinie (50 Ω) und der Differenzlinie (100 Ω).

Fragen, die Aufmerksamkeit erfordern:

1. H1 ist die Stärke des Kerns zwischen dem Leiter und der Referenzschicht, H2 ist die Stärke von PP zwischen dem Leiter und der Referenzschicht (unter Berücksichtigung des Flusses von PP); Wie in Abbildung 1 gezeigt, ist H1 die dielektrische Dicke zwischen gnd02 und art03, und H2 die dielektrische Dicke zwischen gnd04 und art03 plus Kupferdicke.

2. Wenn das Dielektrikum zwischen ER1 und ER2 unterschiedlich ist, kann die entsprechende dielektrische Konstante ausgefüllt werden.

3. Die Dicke von T1 ist im Allgemeinen die Dicke von Innenschichtkupfer; Wenn das Furnier HDI-Platte ist, ist es notwendig, darauf zu achten, ob die innere Schicht galvanisch ist.

Das obige ist die allgemeine Berechnung der Leiterplattenimpedanzlinie. Aufgrund der dickeren Platine und weniger Schichten können die spezifischen Parameter der Leiterplattenimpedanzleitung jedoch nicht mit der obigen Methode berechnet werden. Zu diesem Zeitpunkt sollte die koplanare Impedanz der Leiterplatte berücksichtigt werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Fragen, die Aufmerksamkeit erfordern:

1. H1 ist die Dicke des Mediums zwischen dem Leiter und der nahen Referenzschicht.

2. G1 und G2 sind die Breite des adjunkten Bodens. Generell gilt: Je größer desto besser.

3. D1 ist der Abstand zum angrenzenden Boden.

Frage: Welche Faktoren hängen nach dem Verständnis der grundlegenden PCB-Impedanzberechnung mit der PCB-Impedanz von Signalleitungen auf einer einzelnen Platine zusammen und was ist ihre Beziehung (proportional oder invers)?