PCB Tecnico - Controllo dell'impedenza dei circuiti stampati

Senza il controllo dell'impedenza, si verificheranno notevoli riflessi del segnale e distorsioni del segnale, portando a guasti di progettazione. I segnali comuni, quali bus PCI, bus PCI-E, USB, Ethernet, memoria DDR, segnali LVDS, ecc., richiedono il controllo dell'impedenza. Il controllo dell'impedenza alla fine deve essere realizzato attraverso la progettazione PCB e requisiti più elevati sono presentati sul processo della scheda PCB. Dopo la comunicazione con la fabbrica di PCB, combinata con l'uso del software EDA, l'impedenza della traccia è controllata in conformità con i requisiti di integrità del segnale.

Diversi metodi di cablaggio possono essere calcolati per ottenere il valore di impedenza corrispondente.

1. Linea microstrip

È costituito da un filo di nastro e un piano di terra, con un dielettrico nel mezzo. Se la costante dielettrica del dielettrico, la larghezza della linea e la distanza dal piano di terra sono controllabili, allora anche la sua impedenza caratteristica è controllabile e la sua precisione sarà entro ±5%.

2. Stripline

Una stripline è un nastro di rame posto al centro di un dielettrico tra due piani conduttivi. Se lo spessore e la larghezza della linea, la costante dielettrica del mezzo e la distanza tra i due piani di terra sono tutti controllabili, anche l'impedenza caratteristica della linea è controllabile e l'accuratezza è entro il 10%.

Struttura in laminato

3. Parametri PCB

Diverse fabbriche di PCB hanno lievi differenze nei parametri del PCB. Attraverso la comunicazione con il supporto tecnico della fabbrica del circuito stampato, alcuni dati dei parametri della fabbrica possono essere ottenuti:

Foglio di rame di strato superficiale: Ci sono tre tipi di spessore del materiale della lamina di rame di strato superficiale che può essere utilizzato: 12um, 18um e 35um. Lo spessore finale dopo la lavorazione è di circa 44um, 50um e 67um.

Scheda centrale: La nostra scheda comunemente usata è S1141A, standard FR-4, due pani di rame e le specifiche disponibili possono essere determinate contattando il produttore del PCB.

4. La struttura del bordo multistrato

Per controllare bene l'impedenza del PCB, dobbiamo prima capire la struttura del PCB: di solito quella che chiamiamo una scheda multistrato è formata dalla laminazione di una scheda core e di un prepreg. Il pannello centrale è una sorta di rigido e specifico Il piatto di rame spesso, due pane è il materiale di base che costituisce il pannello stampato. Il prepreg costituisce il cosiddetto strato di bagnatura, che svolge il ruolo di incollaggio della scheda centrale. Anche se ha anche un certo spessore iniziale, il suo spessore cambierà durante il processo di pressatura. Baineng.com è una filiale del gruppo Qinji ed è una piattaforma di servizi per l'industria elettronica nazionale leader. Fornisce componenti online, approvvigionamento di sensori, personalizzazione PCB, distribuzione BOM, selezione dei materiali e altre soluzioni complete della catena di fornitura dell'industria elettronica, one-stop per soddisfare l'industria elettronica Le esigenze generali dei clienti di piccole e medie dimensioni nel settore.

Di solito i due strati dielettrici più esterni della scheda multistrato sono entrambi strati bagnanti e uno strato separato di lamina di rame viene utilizzato come foglio di rame esterno all'esterno dei due strati. Le specifiche originali di spessore della lamina di rame esterna e della lamina di rame interna sono generalmente 0.5OZ, 1OZ, 2OZ (1OZ è circa 35um o 1.4mil), ma dopo una serie di trattamenti superficiali, lo spessore finale della lamina di rame esterna è medio Aumenterà di circa 1OZ. Il foglio di rame interno è il rivestimento di rame su entrambi i lati della scheda centrale, e il suo spessore finale è molto piccolo rispetto allo spessore originale, ma a causa dell'incisione, è generalmente ridotto di pochi um.

Lo strato più esterno della scheda multistrato è la maschera di saldatura, che è quello che spesso chiamiamo "olio verde". Naturalmente, può anche essere giallo o altri colori. Lo spessore della maschera di saldatura non è generalmente facile da determinare con precisione. L'area senza lamina di rame sulla superficie è leggermente più spessa dell'area con lamina di rame. Tuttavia, a causa della mancanza di spessore del foglio di rame, il foglio di rame appare ancora più prominente. Quando usiamo Si può sentire quando il dito tocca la superficie del cartone stampato.

Quando si realizza un cartone stampato di un certo spessore, da un lato, è necessario selezionare ragionevolmente i parametri di vari materiali. D'altra parte, lo spessore finale di formatura del prepreg sarà più piccolo dello spessore iniziale. Sotto è riportato un tipico 6 strati

5. Semi-cured film

Le specifiche (spessore originale) sono 7628 (0,185mm), 2116 (0,105mm), 1080 (0,075mm), 3313 (0,095mm). Lo spessore effettivo dopo la pressatura è solitamente 10-15um più piccolo del valore originale. Fino a 3 prepreg possono essere utilizzati per lo stesso strato di bagnatura, e lo spessore dei 3 prepreg non può essere lo stesso. Almeno un prepreg può essere utilizzato, ma alcuni produttori ne richiedono almeno due. Se lo spessore del prepreg non è sufficiente, i fogli di rame su entrambi i lati della scheda centrale possono essere incisi via e quindi i prepreg possono essere utilizzati per l'adesione su entrambi i lati, in modo da ottenere uno strato di bagnatura più spesso.

Maschera di saldatura: Lo spessore della maschera di saldatura sulla lamina di rame è C2âˆ8-10um e lo spessore della maschera di saldatura sulla superficie senza lamina di rame C1 varia a seconda dello spessore superficiale del rame. Quando lo spessore superficiale del rame è 45um, C1âˆ13-15um, Quando lo spessore superficiale del rame è 70um, C1âˆ17-18um.

Sezione trasversale del filo: Pensiamo che la sezione trasversale del filo sia un rettangolo, ma in realtà è un trapezio. Prendendo ad esempio lo strato TOP, quando lo spessore del foglio di rame è 1OZ, la base superiore del trapezio è 1 MIL più corta della base inferiore. Ad esempio, la larghezza della linea è 5MIL, quindi il fondo superiore è di circa 4MIL e il fondo inferiore è 5MIL. La differenza tra le basi superiori e inferiori è legata allo spessore del rame. La tabella seguente mostra la relazione tra le basi superiori e inferiori del trapezio in condizioni diverse.

Costante dielettrica: La costante dielettrica del prepreg è correlata allo spessore

La costante dielettrica della scheda è correlata al materiale resina utilizzato. La costante dielettrica della scheda FR4 è 4.2-4.7 e diminuirà man mano che la frequenza aumenta.

Fattore di perdita dielettrica: sotto l'azione di un campo elettrico alternato, l'energia consumata dal calore generato da un materiale dielettrico è chiamata perdita dielettrica, che è solitamente espressa dal fattore di perdita dielettrica tanÎ '. Il valore tipico di S1141A è 0,015. La larghezza minima della linea e la spaziatura che può essere garantita per la lavorazione: 4mil / 4mil.

Requisiti di traccia PCB a coppia differenziale

(1) Determinare il modo di cablaggio, i parametri e il calcolo dell'impedenza. Il routing differenziale della coppia è diviso in modalità differenziale della linea microstrip dello strato esterno e modalità differenziale della linea della striscia dello strato interno. Impostando ragionevolmente i parametri, l'impedenza può essere calcolata dal software di calcolo dell'impedenza pertinente (come POLAR-SI9000) o dalla formula di calcolo dell'impedenza.

(2) Prendere linee parallele equidistanti. Determinare la larghezza e la spaziatura delle tracce. Quando si instradano le tracce, seguire rigorosamente la larghezza e la spaziatura della linea calcolata. La spaziatura tra le due tracce deve rimanere sempre la stessa, cioè devono essere parallele. Ci sono due modi paralleli: uno è che i due fili corrono fianco a fianco, e l'altro è che i due fili corrono sopra. Generalmente, cercare di evitare di utilizzare quest'ultimo, cioè il segnale differenziale interstrato, perché nell'elaborazione effettiva della scheda PCB, l'accuratezza di allineamento della laminazione tra le lamine è molto inferiore all'accuratezza di incisione dello stesso strato e la perdita media durante il processo di laminazione non può essere utilizzata. Assicurarsi che la distanza tra le linee differenziali sia uguale allo spessore del dielettrico dello strato intermedio, che causerà la variazione dell'impedenza differenziale della coppia differenziale dello strato intermedio. Si consiglia di utilizzare la differenza nello stesso strato il più possibile.