PCB 블로그 - PCB 보드 설계에서의 신호 무결성 문제 분석

플렉시블 및 강성 플렉시블 PCB 보드의 초고속은 전자 제품에 점점 더 많이 사용되고 있기 때문에 피할 수 없습니다.이러한 시스템은 또한 격리를 위한 접지 평면과 무선 프로토콜을 위한 분리 RF 및 디지털 참조가 필요합니다.고속 및 고주파는 PCB 보드에서 접지 평면의 위치 및 기하학적 형태와 관련이 있는 신호 무결성 문제의 가능성이 있습니다.플렉시블 및 강성 플렉시블 보드에서 일관된 0V 참조를 제공하는 일반적인 방법은 플렉시블 밴드에 그림자 선 또는 메쉬 모양 접지 평면을 사용하는 것입니다.이것은 넓은 주파수 범위 내에서 차폐를 제공할 수 있는 큰 도체를 제공하며, 동시에 유연성 밴드가 구부러지고 접히는 것을 허용하여 큰 강성을 내지 않는다.그러나 신호 무결성 문제는 일관된 흔적 선 임피던스 확보, 차단 및 격리, 해치 구조에서의 섬유 편직물 효과 방지 등 두 가지 분야에서 나타납니다.

격자 지면 평면도 설계

기본적으로 해치는 다른 지평면과 동일하게 작동합니다.그것은 일관된 참조를 제공하도록 설계되었으며, 따라서 흔적선은 기대하는 임피던스로 설계될 수 있습니다.일반적인 전송선 형상 구조(마이크로밴드, 밴드 또는 웨이브)는 메쉬 접지 평면이 있는 강성 플렉시블 또는 플렉시블 PCB 보드에 배치할 수 있습니다.플렉시블 밴드의 표면 레이어에 섀도우 구리 영역을 배치하면 저주파의 솔리드 구리와 거의 동일한 효과를 제공합니다.메쉬 접지 평면이 있는 플렉시블 밴드의 밴드 선 및 마이크로밴드 경로설정의 일반적인 구성이 메쉬는 강성판에서 사용할 수 있지만 실제로 본 적이 없으며 고객이 사용하도록 요청하지 않았습니다. 대신 유연/강성 유연판에서는 메쉬 패턴을 사용하여 임피던스 제어와 합리적인 유연 테이프의 요구를 균형 있게 조정합니다.

임피던스 제어

단일 또는 차등 쌍을 사용하는 옵션은 솔리드 구리를 이력선 바로 아래의 평면 레이어에 배치하고 회로의 다른 위치에 메쉬를 배치하는 것입니다.배관이 매우 밀집되면 모든 위치에서 메쉬를 사용해야 합니다.만약 당신이 그물 모양을 사용하기로 선택한다면, 당신은 더 많은 유연성을 가질 수 있지만, 차단 격리는 더 낮을 것이고, 임피던스 제어 조건도 바뀔 것이다.메쉬 평면 구조에는 L과 W라는 두 개의 형상 매개변수가 있습니다. 이 두 매개변수는 채우기 계수 또는 구리로 덮인 메쉬 영역의 일부로 조합할 수 있습니다.이러한 매개변수를 변경하면 다음과 같은 효과가 발생합니다. 다른 매개변수가 그대로 유지되는 경우 메쉬 영역을 열면 (L을 추가하여 메쉬 입구를 늘림) 임피던스가 증가합니다.또한 리본을 더 쉽게 구부릴 수 있습니다 (작은 힘 사용).다른 매개변수를 그대로 유지하면서 W를 추가하면 메쉬 영역이 닫혀 임피던스가 증가합니다.이렇게 하면 밴드 패턴을 더 쉽게 구부릴 수 없게 됩니다 (더 큰 힘을 사용).메쉬 접지 평면을 사용할 때 표준 형상 임피던스를 제어하는 다른 매개변수는 동일한 효과를 가집니다.고주파에 도달하면 전송선 주위에서 비 EM 모드를 자극하고 섬유 짜임과 비슷한 효과를 볼 수도 있습니다.

부드러운 리본에 섬유 짜임 효과가 있나요?

이것이 PCB 보드의 메쉬 접지 평면에서 매우 흥미로운 부분입니다. 메쉬 패턴은 FR4 및 다른 레이어 프레스에 사용되는 유리 짜임 패턴과 유사하게 시작할 수 있기 때문입니다.그러므로 우리는 지금 다시 한가지 상황으로 돌아왔다. 즉 우리는 일반적으로 매끄럽고 상대적으로 균일한 기저에서 섬유를 짜는 영향을 걱정해야 한다.이러한 영향은 행 신호의 대역폭이 메쉬의 공명 중 하나 이상과 중첩될 때 발생합니다.폴리이미드의 L = 60 밀이의 경우 단계 공명은 50 GHz입니다.강성 PCB 보드나 플렉시블 PCB 보드 기판에서 디지털 신호가 격자 접지 평면의 궤도를 따라 전파될 때 이러한 해치 구조는 강한 복사를 일으킨다.어떤 이유로 점점 더 많은 Flex 응용 프로그램이 더 높은 주파수에서 열리면서 메쉬 접지 평면이 있는 Flex 리본에서 이러한 효과가 더 나빠질 것으로 예상됩니다.

고Q 공명

전통적인 유리 짜임 기저에서와 마찬가지로 메쉬는 특정 주파수로 자극 될 때 공명을 지원할 수있는 빈 챔버 구조를 형성합니다.캐비티 벽 (구리) 의 높은 전도성 때문에 그리드 접지 평면의 이러한 공명 캐비티는 매우 높은 Q 값을 가질 것입니다.따라서 낮은 손실과 높은 Q 공명이 존재할 것이다.이로 인해 캐비티 발사와 공명 전력 손실이 증가합니다.

낮게 분리된 개방형 메쉬

메쉬 접지 평면은 일반적으로 섬유 패브릭 캐비티의 방사선 EMI가 판의 가장자리를 따라 발사되도록 보장합니다.메쉬에는 열린 빈 챔버가 있으므로 분리가 적고 플렉시블 밴드의 표면을 따라 복사할 수 있습니다.이는 역효과를 낳는다. 비록 흔적선이 더욱 쉽게 복사되지만 외부EMI의 영향도 더욱 쉽게 받는다.이러한 문제를 해결하려면 섬유 짜임 효과를 방지하기 위해 더 촘촘한 유리 짜임을 사용하는 것처럼 더 촘촘한 메쉬를 사용하십시오.플렉시블과 강성 플렉시블 PCB 보드는 계속해서 PCB 보드 공간의 일부가 될 것이며, 업데이트된 제조 능력을 통해 더욱 진보할 것이다.