PCB 기술 - HDI PCB 설계의 임피던스 일치

임피던스 정합은 부하의 입력 임피던스 또는 신호 소스의 출력 임피던스를 구성하는 방법입니다.이 작업을 수행하여 최대 전력 전송을 실현하고 부하의 신호 반사를 줄입니다.HDI의 임피던스 일치는 전적으로 전송 장애, 특히 저항과 PCB 전매질로 인한 손실을 피하기 위한 것이다.

오버 구멍은 임피던스 일치 시스템을 위해 쉽게 생산할 수 있는 PCB 트랙을 만드는 데 사용할 수 있습니다.BGA 탈출 배선 기술과 개뼈 부채질 구조는 HDI에서 임피던스 일치를 실현하는 데 사용할 수 있다.

PCB 흔적선은 언제 임피던스 일치가 필요합니까?

임피던스 정합은 주파수가 아니라 신호의 가파른 정도와 상승 / 하강 시간에 의해 결정됩니다.신호의 상승/하강 시간 (10~90% 기준) 이 추적 지연의 6배 미만이면 고속 신호라고 합니다.여기에서는 정확한 임피던스 일치를 수행해야 합니다.

보드를 설계할 때 사용되는 탈출 라우팅 정책은 용접구 사이에 배치할 수 있는 흔적선의 폭을 정의하는 BGA 간격에 따라 크게 달라집니다.흔적선의 정밀도는 제조업체의 제한, 레이어 스태킹, 필요한 임피던스에 의해 결정됩니다.탈출 경로 계획을 선택할 때 다음 지침을 명심하십시오.

중간 층수의 가는 간격의 BGA를 가진 탈출 라우팅 기술은 흔적선이 BGA 안과 밖에서 라우팅되기 때문에 목 축소 방법에서 시작된다.

외부 흔적선은 회로 기판의 첫 번째 열 용접판에 직접 경로설정할 수 있습니다.

격자선 패턴의 두 번째 열 용접 디스크는 첫 번째 열 용접 디스크 사이에 설치할 수 있도록 이력 너비가 크게 줄어듭니다.

나머지 행의 내부 패드에 도달하려면 안쪽을 통과하십시오.일반적으로 각 신호 레이어는 임피던스와 HDI 인터럽트를 제한하면서 두 줄로 라우팅됩니다.

Dogbone 부채질은 가장 인기있는 BGA 탈출 연결 및 부채질 방법입니다.

BGA 탈출 접선용 마이크로홀

용접판 크기(루프 포함)가 가느다란 BGA에서 충분히 작은 경우 내부 BGA 탈출 라우팅에 마이크로 구멍을 사용합니다.구멍과 일반 구멍의 차이는 다음과 같습니다.

오버홀 길이: 오버홀은 한 층 또는 두 층만 통과할 수 있습니다.표준 두께의 PCB에 매우 높은 계층 수가 있는 경우 더 많은 계층을 통과할 수 있지만 추가 제조 절차가 필요합니다.단일 레이어에 가능한 한 많은 스택된 블라인드 및 매몰된 오버홀을 사용합니다.

마이크로홀 종횡비: 마이크로홀 종횡비(깊이를 지름으로 나눈 값)는 0.75:1이어야 합니다.32겹의 두꺼운 판자의 예를 고려하여 이 점을 이해합시다.층 두께(2층 코어의 경우)는 2밀이므로 지름이 2.7밀이 이하여야 합니다.

마이크로 오버홀은 8밀이까지만 안전하게 기계적으로 드릴할 수 있지만, 잦은 드릴링 중단으로 8밀이의 기계적 PCB 드릴링 비용은 레이저 드릴링 가격에 근접할 수 있다.기계식 드릴링은 드릴이 끊어지지 않도록 주의해야 하므로 레이저 드릴링보다 처리량이 적습니다.따라서 레이저 드릴을 사용하기 시작하면 각 보드의 총 비용이 줄어드는 것을 볼 수 있습니다.

0.8mm 간격의 BGA에 개뼈로 부채질하려면 흔적선 너비가 10밀이보다 작거나 같아야 하고, 미세 구멍이 더 작아야 한다(약 6밀이).더 가느다란 피치 그리드 패턴(0.5mm)의 경우 용접판에서 충전 및 도금된 미세 구멍을 사용하여 7밀이나 8밀의 흔적선을 통해 안쪽으로 배선합니다.이렇게 하면 인접한 용접 디스크 사이에 충분한 간격이 제공됩니다.

설계 스타일에 관계없이 미세 구멍을 스택하거나 교차하여 필요한 케이블 밀도를 설정할 수 있습니다.IPC 6012 요구 사항을 통해 미세 구멍 및 주변 루프의 크기에 최적의 신뢰성이 보장됩니다.경우에 따라 BGA 간격이 0.3mm까지 낮을 수 있다는 사실은 BGA 탈출 라우팅에서 용접 디스크의 미세 구멍의 상관성을 이해할 수 있습니다.

어떻게 탈출 선로의 맹공을 배치합니까

내부 경로설정 공간의 블라인드 기법입니다.

블라인드 구멍은 내부 경로설정에 추가 공간을 확보할 수 있는 가치 있는 HDI 설계 방법입니다.이러한 유형의 오버홀은 오버홀 간에 사용할 때 내부 레이어의 경로설정 공간을 두 배로 늘립니다.내부 BGA 행의 핀에 추가 흔적선을 연결할 수 있습니다.위 그림 참조;이곳에서는 1.0mm BGA 표면의 구멍 사이로 빠져나갈 수 있는 두 개의 흔적선만 있다.그러나 현재 블라인드 구멍 아래에는 6개의 흔적이 있어 배선 공간이 30% 증가했다.

이 방법을 사용하려면 높은 I/O BGA를 연결하기 위해 4분의 1의 신호 레이어가 필요합니다.사각 구멍은 십자형, L형 또는 대각선 도안으로 가로수길을 형성한다.전원 공급 장치 및 접지 핀의 할당에 따라 사용 중인 구성이 결정됩니다.

사각 구멍을 십자형, L형 또는 대각선 모양으로 설정하여 내부에 가로수길을 형성하여 더 높은 밀도의 배선과 탈출을 실현한다.

슬라이드 세그먼트 길이 및 이력 폭

고속 IC를 사용할 때 임피던스는 거의 항상 하나의 요소입니다.패치 부분의 길이를 확인할 때 패치 경로설정과 임피던스 제어 사이의 관계가 작동합니다.구멍을 통과하는 흔적선의 길이 (있을 경우) 와 기생용량/전감 때문에 BGA의 부채질 부분은 그 저항을 갖게 된다.

먼저 신호 대역폭을 검사하여 신호가 흔적선 임피던스에서 픽업되는지 확인합니다.만약 흔적선의 길이가 대역폭의 고급에 대응하는 파장보다 훨씬 작다면 BGA가 부채질하는 흔적선의 부분을 홀시할수 있다.가장 좋은 방법은 로드 임피던스를 계산하는 것입니다. 이 임피던스는 슬라이드 궤적 길이의 함수와 슬라이드 궤적에서 발생하는 네트워크 입력 임피던스 (경축 후) 입니다.

필요한 신호 파장 길이의 10% 제한을 좋은 근사값으로 사용합니다.변곡점 주파수가 20GHz인 디지털 신호의 경우 신중한 10% 제한으로 인해 0.73mm의 임계 길이 (FR4 라이닝의 밴드 라인) 가 발생합니다.이는 FPGA와 같은 더 큰 IC가 단일 및 차등 쌍에 임피던스를 일치시키는 부채질을 제공해야 한다는 것을 의미합니다.

구멍 통과 감지, 회로 기판 및 용접 디스크 사이의 기생 용량 및 IC의 핀 감지는 매우 중요합니다.로우 패스 T 필터 회로는 이러한 부분으로 구성됩니다.3dB 마감 주파수는 일반적인 숫자일 뿐, LC 공명 회로에서 평가할 수 있으며, 전제는 통공 센싱이 지시선 센싱과 동일하게 설정되어 있다는 것이다.T 필터 회로는 드라이브 IC의 출력 임피던스를 수정하기 위해 임피던스 일치 회로로 사용됩니다.

통공 감지, 회로 기판과 용접판 사이의 기생 용량과 핀 감지를 주요 부품으로 하는 저통 T 필터 회로

내부 흔적선의 구멍을 통과하는 부분에 부채선을 연결하는 임피던스가 불확실하면 부채질 부분의 임피던스와 일치하기 어렵다.그러나 구멍을 통과하는 부분이 짧고 몇 층을 직접 건너는 한 이 사실은 무시할 수 있다.구멍과 내부 흔적선을 포함한 총 입력 저항은 소량의 층의 내부 흔적선 저항에 의해 결정된다.이것이 일반적으로 구멍 임피던스를 고려하지 않는 이유입니다.

왜 흔적선의 너비가 용접판의 크기보다 크면 안 됩니까?

이력의 너비는 임피던스에 비례하므로 HDI 상태가 되면 매우 중요한 역할을 합니다.구멍을 통과하면 이렇게 작아지기 때문에 일단 흔적선의 너비가 충분히 작으면 반드시 작은 구멍을 만들어야 한다.

PCB 스택에 대한 임피던스 커브를 생성하고 이 너비를 설계 가이드로 사용합니다.임피던스 제어에 필요한 너비를 계산한 후에는 이 값을 설계 규칙으로 지정하기만 하면 됩니다.가장 좋은 것은 제안된 흔적선의 너비에 대해 교란 시뮬레이션을 해서 그것이 과도한 교란을 초래할 수 있는지 보는 것이다.

HDI의 임피던스 일치는 컴포넌트와 이력 간격이 긴밀하기 때문에 신호 품질을 유지하는 것과 관련이 있습니다.따라서 임피던스를 제어하는 것은 믿을 수 없는 작업이 됩니다.마이크로 구멍의 효과적인 사용은 임피던스 일치 HDI 시스템의 핵심입니다.HDI에서는 더 가는 간격의 BGA의 탈출 라우팅 기술과 개뼈 부채질 방법을 사용하여 임피던스를 일치시킬 수 있다.