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L'adaptation d'impédance est un moyen de configurer l'impédance d'entrée d'une charge ou l'impédance de sortie de sa source de signal. Effectuez cette opération pour obtenir une transmission de puissance maximale et réduire la réflexion du signal de la charge. L'adaptation d'impédance en HDI est entièrement conçue pour éviter les défauts de transmission, en particulier les pertes dues à la résistance et au diélectrique PCB.
Les perçages peuvent être utilisés pour créer des traces de PCB faciles à produire pour les systèmes d'adaptation d'impédance. La technologie de câblage d'échappement BGA et la structure d'éventaillement d'os de chien peuvent être utilisées pour réaliser l'adaptation d'impédance en HDI.
Quand les traces de PCB ont - elles besoin d'une adaptation d'impédance?
L'adaptation d'impédance est déterminée par la raideur du signal et le temps de montée / descente, et non par la fréquence. Si le temps de montée / descente d'un signal (basé sur 10% à 90%) est inférieur à 6 fois le retard de suivi, il est appelé signal à grande vitesse. Ici, une adaptation d'impédance précise doit être effectuée.
La stratégie de routage d'échappement utilisée lors de la conception d'une carte dépend en grande partie de l'espacement BGA, qui définit la largeur des traces autorisées à être placées entre les billes de soudure. La finesse des traces dépend également des contraintes du fabricant, de l'empilement des couches et de l'impédance nécessaire. Gardez les directives suivantes à l'esprit lorsque vous choisissez un plan d'itinéraire d'évacuation.
La technique de routage d'échappement avec BGA à pas fin avec un nombre moyen de couches commence par la méthode de rétraction, car les traces sont acheminées dans et hors du BGA.
Les traces externes peuvent être câblées directement à la première rangée de Plots sur la carte.
La largeur des traces de la deuxième rangée de Plots sur le réseau de grilles à billes est considérablement réduite de sorte qu'elle peut être montée entre les plots de la première rangée.
Pour atteindre le rembourrage interne de ses rangées restantes, traversez la couche interne. Typiquement, chaque couche de signal est routée sur deux lignes tout en limitant l'impédance et la diaphonie HDI.
Dogbone Fan out est le câblage d'évacuation BGA le plus populaire et la méthode de Fan out
Micropores pour le câblage d'évacuation BGA
Si les dimensions des plots (y compris les anneaux) sont suffisamment petites pour un BGA à pas fin, le routage BGA de couche interne est réalisé à l'aide de micropores. Les micropores se distinguent des pores traditionnels comme suit:
Longueur du trou traversant: le trou traversant ne peut traverser qu'une ou deux couches au maximum. Si un PCB d'épaisseur standard a un nombre très élevé de couches, les Vias peuvent couvrir plus de couches, mais cela nécessite des procédures de fabrication supplémentaires. Utilisez autant de trous borgnes empilés et de trous enterrés sur une seule couche que possible.
Rapport d'aspect microporeux: le rapport d'aspect microporeux (profondeur divisée par le diamètre) doit être de 0,75: 1. Comprenons cela en considérant l'exemple d'une plaque épaisse de 32 couches. Comme l'épaisseur de la couche (pour un noyau de 2 couches) est de 2 mils, le diamètre ne doit pas être inférieur à 2,7 mils.
Les micro - trous ne peuvent être forés mécaniquement en toute sécurité que jusqu'à 8 mils, mais en raison des interruptions de forage fréquentes, le coût du forage mécanique de PCB à 8 mils peut être proche du prix du forage laser. Le passage d'un trou traversant mécanique est inférieur à celui d'un perçage laser, car le perçage mécanique doit être effectué avec soin pour éviter la rupture du foret. Ainsi, une fois que vous commencez à percer des trous avec un laser, vous verrez une baisse du coût total par plaque.
Pour utiliser les éventails d'os de chien sur des BGA espacés de 0,8 mm, la largeur des traces doit être inférieure ou égale à 10 mils et les micropores doivent être plus petites (environ 6 mils). Pour les réseaux de grilles à billes plus finement espacés (0,5 mm), des micropores remplis et plaqués sont utilisés dans les Plots, câblés à la couche interne par des traces de 7 ou 8 mils. Cela fournira un espacement suffisant entre les Plots adjacents.
Quel que soit le style de conception, les micropores peuvent être empilés ou entrelacés pour atteindre la densité de câblage souhaitée. La fiabilité optimale des dimensions des micropores et des anneaux annulaires environnants est garantie par les exigences IPC 6012. Dans certains cas, le pas BGA peut être aussi faible que 0,3 mm, ce qui permet de comprendre la pertinence des micropores dans les Plots dans le routage d'échappement BGA.
Comment placer un trou borgne de câblage d'évacuation
Méthode de trou borgne pour l'espace de câblage interne.
Les trous borgnes sont une méthode de conception HDI précieuse qui peut libérer de l'espace supplémentaire pour le câblage interne. Ces types de porosités doublent l'espace de câblage de la couche interne lorsqu'elles sont utilisées entre les porosités. Il permet aux traces supplémentaires de se connecter aux broches sur la ligne BGA interne. Voir la figure ci - dessus; Ici, seules deux traces peuvent s'échapper entre les trous traversants sur une surface BGA de 1,0 mm. Cependant, il y a maintenant 6 traces sous le trou borgne, ce qui augmente l'espace de câblage de 30%.
Avec cette méthode, un quart de la couche de signal est nécessaire pour connecter un BGA d'E / s élevé. Les trous borgnes sont placés dans un motif en croix, en l ou en diagonale, formant un boulevard. La distribution des broches d'alimentation et de mise à la terre détermine la configuration utilisée.
Placez les trous borgnes en forme de croix, de l ou de diagonale pour créer un boulevard à l'étage intérieur pour un câblage et une évacuation plus denses.
Longueur du segment sortant et largeur de la trace
L'impédance est presque toujours un facteur lors de l'utilisation de circuits intégrés haute vitesse. La relation entre le câblage de sortie et le contrôle d'impédance entre en jeu lorsque la longueur de la Section de sortie est vérifiée. La partie éventée du BGA aura son impédance en raison de la longueur de trace (le cas échéant) et de la capacité / inductance parasite du via.
Tout d'abord, vérifiez la bande passante du signal pour déterminer si le signal sera capté sur l'impédance de trace. Si la longueur de trace est nettement inférieure à la longueur d'onde correspondent à l'extrémité haute de la bande passante, on peut ignorer la partie de trace qui sort du secteur BGA. La meilleure façon de le faire est de calculer l'impédance de charge, qui est fonction de la longueur de la piste de ventilation, et l'impédance d'entrée du réseau (après rétraction) générée par la piste de ventilation.
Une limite de 10% de la longueur requise pour la longueur d'onde du signal est utilisée comme bonne approximation. Pour un signal numérique avec une fréquence de point d'inflexion de 20 GHz, une limite prudente de 10% conduirait à une longueur critique de 0,73 mm (ligne de ruban dans le substrat fr4). Cela signifie que les IC plus grands, tels que les FPGA, doivent fournir des éventails d'adaptation d'impédance pour les paires mono - extrémité et différentielle.
L'inductance de porosité, la capacité parasite entre la carte et les Plots et l'inductance de broche dans le ci sont essentielles. Le circuit de filtre t passe - Bas est constitué de ces parties. La fréquence de coupure de 3 DB est juste un nombre typique qui peut être évalué à partir d'un circuit résonant LC, à condition que l'inductance du via soit réglée pour être égale à l'inductance du fil. Le circuit de filtrage en t sert de circuit d'adaptation d'impédance pour modifier l'impédance de sortie du Driver IC.
Circuit de filtre t passe - Bas dont les principaux composants sont l'inductance du via, la capacité parasite entre la carte et les Plots, et l'inductance de la broche.
Si l'impédance de la portion de trou traversant reliant la trace de secteur à la trace interne est incertaine, il est difficile d'adapter l'impédance de la portion de secteur. Cependant, ce fait peut être négligé dans la mesure où la partie sur - poreuse est courte et s'étend directement sur plusieurs couches. L'impédance totale d'entrée, y compris les sur - trous et les traces internes, est déterminée par l'impédance des traces internes sur quelques couches. C'est pourquoi l'impédance des pores excessifs n'est généralement pas prise en compte.
Pourquoi la largeur des pistes ne peut - elle pas être supérieure à la taille des plots?
La largeur de la trace est proportionnelle à son impédance et joue un rôle crucial lorsque vous entrez dans l'état HDI. Les surperforations deviendront si petites qu'elles devront être microporeuses une fois que la largeur des traces sera suffisamment petite.
Créez une courbe d'impédance pour l'empilement de PCB et utilisez cette largeur comme guide de conception. Après avoir calculé la largeur requise pour le contrôle d'impédance, il vous suffit de spécifier cette valeur comme règle de conception. Il est préférable de faire une simulation de diaphonie de la largeur de piste suggérée pour voir si cela entraîne une diaphonie excessive.
L'adaptation d'impédance en HDI est liée au maintien de la qualité du signal, car les composants et les traces sont très rapprochés. Le contrôle de l'impédance devient donc une tâche incroyable. L'utilisation efficace des micropores est la clé des systèmes d'adaptation d'impédance HDI. La technique de routage d'échappement et la méthode d'extraction d'os de chien de BGA à pas plus fin peuvent être utilisées pour réaliser l'adaptation d'impédance en HDI.
