Présentation de jeimpédanceCPCB contrôlé
Sans contrôle d'impédance, des réflexions de signal importantes et des distorsions de signal se produiront, entraînant un échec de conception.Le contrôle de l'impédance est requis pour les signaux courants, tels que le bus PCI, le bus PCI-E, USB, Ethernet, la mémoire DDR, les signaux LVDS, etc. Le contrôle de l'impédance doit finalement être réalisé par la conception du PCB et une exigence plus élevée pour le processus de la carte PCB est également mis en avant aussi.Nous devons donc contrôler l'impédance du câblage conformément à l'exigence d'intégrité du signal.
La valeur d'impédance correspondante des différents câblages peut être obtenue par calcul.
Ligne micro-ruban
Il est composé d'un conducteur en bande et du plan de masse, avec un diélectrique au milieu.Si la constante diélectrique, la largeur de la ligne et sa distance au plan de masse sont contrôlables, alors son impédance caractéristique est également contrôlable avec une précision de ± 5 %.
Strip-line
Une stripline est une bande de cuivre au milieu d'un diélectrique placé entre deux plans conducteurs.Si l'épaisseur et la largeur de la ligne, la constante diélectrique du diélectrique et la distance entre les deux plans de mise à la terre sont toutes contrôlables, l'impédance caractéristique de la ligne est également contrôlable avec une précision de moins de 10 %.
La structure du panneau multicouche
Afin de bien contrôler l'impédance du PCB, nous devons d'abord comprendre la structure du PCB.
La carte multicouche généralement mentionnée par nous est pressée par la stratification mutuelle du noyau et d'un préimprégné, et le noyau est une plaque plaquée de cuivre dure à deux faces avec une épaisseur spécifique, qui est le matériau de base de la carte de circuit imprimé.La couche dite de mouillage constituée de préimprégné joue le rôle d'âme de liaison, bien qu'elle ait également une certaine épaisseur initiale, tandis que son épaisseur va quelque peu varier lors du pressage.
Généralement, les deux couches diélectriques les plus à l'extérieur de la carte multicouche sont des couches de mouillage, avec une couche de feuille de cuivre séparée comme feuille de cuivre extérieure à l'extérieur de ces deux couches.Les spécifications d'épaisseur d'origine de la couche externe et de la couche interne de la feuille de cuivre sont généralement de trois types de 0,5 oz, 1 oz, 2 oz (1 oz est d'environ 35 um ou 1,4 mil), mais après une série de traitements de surface, l'épaisseur finale de la couche extérieure de feuille de cuivre sera généralement augmentée d'environ 1 oz environ.La feuille de cuivre intérieure est le matériau plaqué de cuivre des deux côtés du noyau, son épaisseur finale est légèrement différente de l'épaisseur d'origine, mais en raison de la gravure, elle réduit généralement certains um.
La couche la plus externe de la carte multicouche est le masque de soudure, que nous appelons généralement "huile verte".Bien sûr, il peut aussi être jaune ou d'autres couleurs.L'épaisseur du masque de soudure est généralement difficile à déterminer avec précision, la zone sans cuivre sur la surface est légèrement plus épaisse que la zone avec du cuivre, mais la feuille de cuivre est toujours très importante en raison du manque d'épaisseur de la feuille de cuivre, on peut le sentir lorsque nous touchons la surface d'un circuit imprimé avec les doigts.
Lors de la fabrication de la carte de circuit imprimé avec une certaine épaisseur, il est nécessaire de sélectionner raisonnablement les paramètres de divers matériaux;En revanche, l'épaisseur finale de préimprégné sera plus fine que l'épaisseur initiale.
Paramètres des PCB
Les paramètres du PCB varient légèrement d'une usine de PCB à l'autre.Certains paramètres de BichengPCB sont les suivants :
Feuille de cuivre de surface
Il existe trois types d'épaisseurs pour les matériaux de feuille de cuivre à surface accessible : 12 um, 18 um et 35 um.Les épaisseurs finales après traitement sont d'environ 44um, 50um et 67um.
Cœur
Notre substrat de circuit imprimé commun est IT158, le FR-4 standard, revêtu de cuivre sur les deux faces.Les spécifications optionnelles peuvent être déterminées en contact avec les fabricants.
Préimprégné
Les spécifications (épaisseurs d'origine) sont 7628H (0,213 mm), 7628 (41 %) (0,185 mm), 7628 (43 %) (0,195 mm), 2116HR (0,135 mm), 2116 (0,120 mm), 1080 (0,075 mm) et 1060 (0,05 mm).L'épaisseur après le pressage réel est généralement inférieure de 10 à 15 µm à la valeur d'origine.Au plus trois préimprégnés peuvent être utilisés pour une même couche de mouillage, et l'épaisseur ne peut pas être la même.Au moins un seul préimprégné peut être utilisé, mais certains fabricants exigent d'utiliser au moins deux préimprégnés.Si l'épaisseur du préimprégné n'est pas suffisante, la feuille de cuivre des deux côtés du noyau peut être gravée, puis les préimprégnés sont utilisés pour être collés des deux côtés, de sorte qu'une couche de mouillage plus épaisse peut être réalisée.
Soudermasque
L'épaisseur du masque de soudure sur la feuille de cuivre C2 est d'environ 8-10 um.L'épaisseur du masque de soudure sur la surface sans cuivre (C1) varie en fonction des différentes épaisseurs de cuivre de surface.Lorsque l'épaisseur du cuivre de surface est de 45 um, C1 est d'environ 13-15 um, lorsque l'épaisseur du cuivre de surface est de 70 um, C1 ≈ 17-18 um.
Jilla Coupe transversalede chef d'orchestre
On pourrait penser que la section transversale du conducteur est un rectangle, mais c'est en fait un trapèze.Prenez la couche SUPÉRIEURE comme exemple, lorsque l'épaisseur de la feuille de cuivre est de 1 oz, la base supérieure du trapèze est 1 mil plus courte que la base inférieure.Par exemple, si la largeur de la ligne est de 5 mil, alors sa base supérieure est d'environ 4 mil, la base inférieure est de 5 mil.La différence entre la base supérieure et inférieure est liée à l'épaisseur du cuivre.
Constante diélectrique
La constante diélectrique du préimprégné dépend de l'épaisseur.La constante diélectrique du CCL est liée au matériau de résine utilisé, la constante diélectrique du matériau FR4 est de 4,2 à 4,7 et diminue avec l'augmentation de la fréquence.
Diélectriqueperte Fagirr
L'énergie consommée par le chauffage du diélectrique sous l'action d'un champ électrique alternatif est appelée perte diélectrique et elle est généralement exprimée en termes de facteur de perte diélectrique, tanδ.La valeur typique de IT158 est de 0,016.
La largeur de ligne et l'interligne minimum pour assurer le traitement sont de : 4mil / 4mil.
Introduction de l'outil de calcul d'impédance :
Nous pouvons calculer l'impédance par le logiciel EDA après avoir compris la structure de la carte multicouche et maîtrisé les paramètres requis.Allegro peut être utilisé pour calculer, mais ici nous recommandons un autre outil Polar SI9000, qui est un bon outil pour calculer l'impédance caractéristique, et maintenant de nombreuses usines de PCB utilisent ce logiciel.
Lors du calcul de l'impédance caractéristique du signal interne, qu'il s'agisse d'une ligne différentielle ou d'une ligne asymétrique, vous constaterez qu'il n'y a qu'une légère différence entre le résultat du calcul de Polar SI9000 et de l'Allegro, qui est liée à certains détails du traitement, comme la forme de la section du conducteur.Mais je vous suggère de choisir le modèle enduit, au lieu du modèle de surface lors du calcul de l'impédance caractéristique du signal de surface, car l'existence du masque de soudure est prise en compte dans ce type de modèle afin que le résultat soit plus précis.La figure suivante est le résultat calculé en utilisant le Polar SI9000 dans le cas du masque de soudure et avec une impédance de ligne différentielle de surface de 50 ohms :
Comme l'épaisseur du masque de soudure est difficile à contrôler, une méthode d'approximation peut également être utilisée, comme recommandé par l'usine de cartes : pour soustraire une valeur spécifique des résultats calculés à partir du modèle de surface, il est recommandé de soustraire l'impédance différentielle de 8 ohms, impédance asymétrique de 2 ohms.
Les exigences d'impédance de paire différentielle
(1) Pour déterminer le mode de câblage, les paramètres et le calcul de l'impédance.Le câblage de paires différentielles est divisé en deux types de mode différentiel de ligne à microruban externe et le mode différentiel de ligne à ruban interne.L'impédance peut être calculée à l'aide du logiciel de calcul d'impédance approprié (tel que POLAR-SI9000) et peut également être calculée à l'aide de la formule de calcul d'impédance par un ensemble raisonnable de paramètres.
(2) Ligne parallèle équidistante.Déterminez la largeur et l'espacement des lignes, vous devez strictement respecter la largeur et l'espacement des lignes calculés lors de la disposition du câblage, l'espacement entre deux lignes ne peut pas être modifié, c'est-à-dire pour maintenir le parallèle.Il existe deux types de parallèles : l'un consiste à câbler une couche côte à côte pour deux lignes et l'autre à câbler des couches superposées pour deux lignes.Ce dernier (c'est-à-dire le signal différentiel intercouche) est généralement évité autant que possible, car la précision d'alignement de stratification entre les couches de stratification est bien inférieure à celle de la même précision de gravure de couche dans la fabrication réelle du PCB, et avec la perte de diélectrique pendant la stratification, l'espacement de la ligne différentielle ne peut pas être assuré d'être égal à l'épaisseur du diélectrique intercouche, ce qui provoquera un changement d'impédance différentielle entre les paires différentielles intercouches.Par conséquent, il est recommandé d'utiliser le même différentiel de couche dans la mesure du possible.
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