Teknik PCB - Bagaimana membina Flex Stack-Up dengan impedance yang boleh dikawal

Impedasi adalah ukuran had yang ditetapkan oleh sirkuit pada semasa. Ia mirip dengan penentang, tetapi ia juga mempertimbangkan kesan induktan dan kapasitas. Kawalan kemudahan dalam tumpukan fleksibel adalah penting untuk mengurangi refleksi isyarat dan mencapai integriti isyarat yang boleh dipercayai.

Impedansi terkawal (CI) adalah impedance karakteristik bagi garis penghantaran dalam konduktor PCB dan pesawat rujukan yang berkaitan dengannya. Ia terutama diperlukan apabila isyarat frekuensi tinggi menyebar melalui jejak papan sirkuit.

Mengapa kita perlu mengawal pengendalian PCB fleksibel?

Pada masa modern, papan sirkuit fleksibel telah menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih kompleks. Papan Flex biasanya digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi, seperti komunikasi RF, telekomunikasi, pengiraan yang menggunakan frekuensi isyarat di atas 100MHz, pemprosesan isyarat kelajuan tinggi, dan video analog berkualiti tinggi, seperti DDR, HDMI, Gigabit Ethernet, dll.

Jejak isyarat mempunyai impedance pada setiap titik dalam laluan isyarat. Jika titik impedance berbeza dari titik, akan ada refleksi isyarat, amplitudnya tergantung pada perbezaan antara kedua impedance. Refleksi ini akan berkembang dalam arah bertentangan dengan isyarat, yang bermakna isyarat refleksi akan ditukar pada isyarat asal. Untuk memahami lebih baik pembacaan impedance terkawal, mengapa impedance terkawal benar-benar penting?

Apa yang sepadan impedance dalam PCB?

Apabila ia berkaitan dengan rancangan PCB fleksibel, persamaan impedance menjadi kritik kerana mereka sering digunakan dalam aplikasi kelajuan tinggi. Ia merujuk untuk sepadan impedance muatan dengan impedance karakteristik garis transmisi. Jika impedance muatan dan impedance karakteristik sama, refleksi dalam garis transmisi akan dihapuskan. Ini memastikan penerimaan isyarat asal tidak dilumpuhkan.

Faktor yang mempengaruhi penghalangan papan sirkuit fleksibel

Kawalan impedance mudah boleh dicapai dengan mengubah dimensi fizik jejak PCB dan ciri-ciri bahan dielektrik yang digunakan. Berikut adalah faktor yang mempengaruhi pengendalian PCB fleksibel.

Saiz fizikal jejak

Tinggi trek

Lebar permukaan atas jejak

Lebar jejak bawah

Perbezaan lebar antara bahagian atas jejak dan bahagian bawah jejak

Tinggi jejak dari pesawat tanah

Ciri-ciri dielektrik bahan dielektrik yang digunakan

Pemegang dielektrik bahan dielektrik ditambah

Tinggi dielektrik antara jejak dan aras rujukan

Pemegang dielektrik topeng solder atau lapisan penyamaran

Konfigurasi impedance terkawal papan fleksibel

Konfigurasi paling umum untuk kawalan impedance papan fleksibel adalah:

Strip mikro berakhir tunggal

Bagaimana membina Flex Stack-Up dengan impedance yang boleh dikawal

Baris microstrip berakhir tunggal untuk PCB fleksibel

H1: Tinggi dielektrik antara jejak dan aras rujukan

W1: lebar bawah jejak

W2: lebar permukaan atas jejak

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

Er1: Pemegang dielektrik diantara jejak dan aras rujukan

Konfigurasi ini mempunyai garis penghantaran yang dibuat dari konduktor seragam (tebal dan lebar) pada lapisan luar tumpukan papan sirkuit. Pesawat rujukan menyediakan laluan kembali semasa bagi isyarat yang dihantar pada garis penghantaran. Garis microstrip berakhir tunggal membenarkan struktur fleksibel yang lebih tipis, yang juga meningkatkan fleksibiliti dan mengurangkan biaya keseluruhan.

Garis microstrip berbeza meliputi pinggir

Garis garis microstrip berbeza disertai pinggir untuk PCB fleksibel

H1: Tinggi dielektrik antara jejak dan aras rujukan

W1: lebar bawah jejak

W2: lebar permukaan atas jejak

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

C1, C2, dan C3: Ketebatan lapisan meliputi pada kedudukan yang berbeza

CEr: konstan dielektrik lapisan penyamaran

Apabila isyarat dan kumplimennya dihantar pada dua jejak independen, ia dipanggil isyarat perbezaan. Jejak ini dipanggil pasangan berbeza. Jejaknya dijalankan pada tempoh yang tetap. Salah satu keuntungan utama mempunyai pasangan perbezaan dipasang pinggir adalah bahawa bunyi di atas pesawat rujukan adalah biasa untuk kedua-dua jejak. Ini membatalkan bunyi pada akhir penerimaan.

Garis pita satu-akhir

Bagaimana membina Flex Stack-Up dengan impedance yang boleh dikawal

Baris garis garis tunggal untuk PCB fleksibel

H1: Tinggi dielektrik pertama

H2: Tinggi lapisan kedua dielektrik

W1: lebar bawah jejak

W2: lebar permukaan atas jejak

Er1: Pemegang dielektrik bagi dielektrik pertama

Er2: Pemegang dielektik bagi dielektrik kedua

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

Ia melaksanakan laluan isyarat antara dua pesawat tanah dalam PCB berbilang lapisan. Laluan kembali isyarat frekuensi tinggi ditemui di atas dan di bawah jejak isyarat di pesawat.

Garis perbezaan bersambung-pinggir

Bagaimana membina Flex Stack-Up dengan impedance yang boleh dikawal

Baris perbezaan bersambung pinggir untuk PCB fleksibel

H1: Tinggi dielektrik pertama

H2: Tinggi lapisan kedua dielektrik

W1: lebar bawah jejak

W2: lebar permukaan atas jejak

Er1: Pemegang dielektrik bagi dielektrik pertama

Er2: Pemegang dielektik bagi dielektrik kedua

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

Please take the official translations! You find them here: http: // europa. eu. int/ eur- lex/ lex/ LexUriServ/ LexUriServ. do? uri=CELEX: 32001L0059: EN: HTML

Konfigurasi ini mempunyai dua jejak impedance yang dikawal sandwiched antara dua pesawat. Ia sama dengan garis pita satu-akhir. Satu-satunya perbezaan ialah ia mempunyai pasangan konduktor yang dipisahkan dengan jarak seragam.

Pesawat rujukan melintasi dalam PCB fleksibel

Nisbah lebar konduktor bertukar salib (HW) kepada lapangan bertukar salib (HP) bermain peran penting dalam mengukur pesawat bertukar salib. Jika nisbah adalah kira-kira 0.293, 50% pembuangan tembaga boleh dicapai. Semakin kecil nisbah, semakin besar peratus tembaga yang akan dibuang. Berbanding dengan pesawat tembaga yang ketat, satu-satunya kelemahan dari pengendalian kawalan fleksibel adalah keperluan untuk mempunyai nilai pengendalian kawalan yang lebih tinggi.

Pesawat rujukan melintas bermakna peratus besar tembaga telah dibuang dari pesawat. Ia mempunyai kesan yang signifikan pada impedance kawal dalam PCB fleksibel. Pesawat salib tidak boleh menyediakan 100% perisai untuk jejak isyarat. Tujuan utama pesawat rujukan salib bertukar adalah untuk meningkatkan fleksibiliti papan sirkuit.

Kawalan impedance dalam rancangan fleksibel memerlukan inti fleksibel yang lebih tebal daripada inti fleksibel piawai untuk mencapai nilai impedance yang diperlukan. Cora fleksibel yang lebih tebal meningkatkan keseluruhan tebal dan mengurangkan pengendalian.

Konfigurasi garis mikro permukaan memberikan jalan ke inti fleksibel paling halus yang mungkin, menyediakan darjah fleksibiliti tertinggi. Konfigurasi garis garis garis garis benarkan perisai di kedua-dua sisi jejak. Namun, konfigurasi ini meningkatkan secara signifikan tebal defleksi, yang menurunkan kemampuan defleksi.

Papan fleksibel biasanya dibuat dari substrat poliimid. Compared to rigid materials, these substrates provide lower Dk values (3 to 3.5). thickness of the flexible materials is always uniform. Ini membuat mereka ideal untuk desain impedance kawalan fleksibel.

Terdapat dua jenis bahan poliimid: bahan-bahan berasaskan melekat dan bahan-bahan bebas melekat. Kedua-dua bahan bebas melekat dan berdasarkan melekat boleh digunakan untuk desain CI fleksibel. Namun, kerana hasilnya konsisten, bahan bebas pengikat lebih sesuai untuk aplikasi kelajuan tinggi.

Bahan maju seperti Teflon dan Teflon/Polyimide bahan hibrid adalah sesuai untuk aplikasi kelajuan tinggi. Bahan-bahan ini lebih mahal daripada bahan-bahan poliimid. Material poliimid bebas melekat piawai memenuhi keperluan desain impedance kawal semasa mengurangi kos. Sierra Circuits menggunakan bahan DuPont untuk PCB fleksibel.

Impedansi terkawal adalah salah satu faktor kunci untuk minimumkan refleksi isyarat dalam PCB.