Una breve discusión sobre el control de impedancia de la fabricación y ensamblaje de PCB

Una breve discusión sobre el control de la impedancia de la fabricación y montaje de PCB

A medida que el diseño del circuito se vuelve cada vez más complejo y de alta velocidad, la forma de garantizar la integridad de todo tipo de señales, especialmente las de alta velocidad, es garantizar la calidad de la señal, se convierte en un problema. En este momento, es necesario analizar utilizando la teoría de línea de transmisión, las características del control de impedancia de la señal de control se convierte en la clave, no hay control de impedancia estricta, dará lugar a una considerable reflexión de la señal y la distorsión de la señal, causará el fracaso del diseño.

 

Las señales comunes, como el bus PCI, bus PCI - E , USB, Ethernet, memoria DDR, señal LVDS, etc., deben controlarse por impedancia. El control de la impedancia finalmente debe realizarse a través del diseño de PCB, y también se proponen requisitos más altos para la tecnología de PCB y se combinan con el uso del software EDA.

 

La estructura de la placa multicapa:

Para controlar bien la impedancia de la fabricación y montaje de PCB, primero debemos comprender la estructura de la PCB:

Lo que generalmente llamamos tablero multicapa se compone de placas base y placas semisolidificadas que se juntan entre sí, el tablero base es un tipo de disco duro, tiene un cierto espesor, placa de cobre, dos lados de la PCB cubiertos con cobre. La placa semi-solidificada constituye la llamada capa de infiltración, que actúa como la placa central de unión, aunque tiene cierto espesor inicial, pero el espesor puede cambiar durante el proceso de supresión.

Por lo general, las dos capas dieléctricas en la capa externa de la placa multicapa son la capa de infiltración, use una capa de lámina de cobre separada fuera de las dos capas como la lámina de cobre exterior. La especificación de espesor original de la lámina exterior de cobre y la lámina interna de cobre, en general, son 0,5 oz, 1 oz, 2 oz (1 oz de aproximadamente 35 um o 1,4 mil) tres, pero después de una serie de tratamiento superficial, exterior el grosor final de la lámina de cobre generalmente aumentará casi 1 onza. La lámina interna de cobre es la cubierta de cobre a ambos lados del tablero central. El grosor final del cobre es una diferencia muy pequeña en comparación con el grosor original. Sin embargo, debido al grabado, generalmente se reduce unos pocos um.

La capa externa de la placa multicapa es la capa de resistencia, que a menudo se conoce como "aceite verde", pero también puede ser de color amarillo u otros colores. El grosor de la capa de soldadura de resistencia generalmente no es demasiado fácil de determinar con precisión. El área sin cobre en la superficie es ligeramente más gruesa que el área con lámina de cobre , pero debido a la falta de espesor de la lámina de cobre, aparece la lámina de cobre. más prominente, cuando usamos el dedo para tocar la superficie de PCB puede sentirlo.

Al hacer una tabla de impresión   de un cierto espesor, por un lado, se requiere elegir razonablemente los parámetros de varios materiales, por otro lado, el espesor final de la placa semisolidificada también es más pequeño que el espesor inicial . Aquí hay una capa típica de 6 capas laminadas:

6 laminated layers datasheet.jpg

Los parámetros de PCB:

Para diferentes plantas de PCB, los parámetros de PCB serán ligeramente diferentes. Aquí hay algunos datos de referencia:

 

La capa superficial de la lámina de cobre

Hay tres tipos de espesor de lámina de cobre de superficie que se puede utilizar: 12um, 18um y 35um. El espesor final después de la finalización es de aproximadamente 44um, 50um y 67um.

 

Tablero central:

Nuestro material utilizado comúnmente de la placa es S1141A, el estándar es fr-4, dos lados cubren con cobre, la especificación opcional se puede contactar con el fabricante para confirmar.

 

Placas semi-solidificadas

Las especificaciones (grosor original) son 7628 (0,185 mm), 2116 (0,105 mm), 1080 (0,075 mm), 3313 (0,095 mm), y después de la supresión real, el grosor suele ser 10-15um más pequeño que el valor original. La misma capa de infiltración puede usar como máximo tres placas semisolidificadas, y el espesor de las tres placas semisolidificadas no debe ser el mismo, puede usar al menos una placa semisolidificada, pero algunos fabricantes requieren utilizar al menos dos. Si el grosor de la placa semi-solidificada no es suficiente, la lámina de cobre en ambos lados del tablero de núcleo se puede grabar, y luego se puede adherir en ambos lados con una placa semisolidificada, que puede lograr una capa de infiltración más gruesa.

 

Capa de soldadura de resistencia:

El grosor de la capa de soldadura por resistencia en la lámina de cobre es C2≈88-10um , y el grosor de la capa de soldadura por resistencia en el área de la lámina no de cobre es diferente según el grosor del cobre de la superficie. Cuando el espesor del cobre superficial es de 45um, C1 es aproximadamente13-15um, cuando el espesor del cobre superficial es de 70um, C1 es aproximadamente de 17-18um.

 

Constante dieléctrica:

La constante dieléctrica de la placa semisolidificada está relacionada con el espesor, y la siguiente imagen es el espesor y los parámetros de constante dieléctrica de diferentes tipos de placas semisolidificadas:

La constante dieléctrica de la placa está relacionada con el material de la resina, la constante dieléctrica de la FR4 es 4.2-4.7 y disminuirá con el aumento de la frecuencia.

 

Factor de pérdida dieléctrica: el material dieléctrico está bajo la acción del campo eléctrico alterno, la energía consumida por el calor se llama pérdida dieléctrica, que generalmente se representa mediante tanδ . El valor típico de S1141A es 0.015.

 

Puede asegurar el ancho de línea mínimo y el espaciado del mecanizado: 4mil / 4mil.

 

Introducción a la herramienta para el cálculo de la impedancia

113002.jpg

Cuando comprenda la estructura de la placa multicapa y domine los parámetros requeridos, puede calcular la impedancia a través del software EDA. Puede utilizar Allegro para calcular, Polar SI9000, que es una gran herramienta para calcular la impedancia característica, y ahora muchas fábricas de PCB están utilizando este software.

 

Independientemente de la línea de diferencia y la línea final única, cuando se calcula la impedancia característica de la señal interna, encontrará que los resultados del cálculo de Polar SI9000 y Allegro solo tienen un pequeño espacio, tiene que ver con el procesamiento de algunos detalles, tal como la forma de la sección transversal del conductor. Pero si está calculando la impedancia característica de la señal de Superficie, le sugiero que elija el modelo Recubierto en lugar del modelo de Superficie. Debido a que tales modelos consideran la existencia de capas de soldadura por resistencia, los resultados son más precisos. La siguiente imagen es una captura de pantalla parcial de la impedancia de la línea de diferencia de superficie en el caso del cálculo de Polar SI9000 teniendo en cuenta la capa de soldadura de resistencia:

 

Como resultado del espesor de la capa de soldadura por resistencia no es fácil de controlar, entonces también podemos aceptar la sugerencia de la fábrica de PCB, de una manera aproximada: sobre los resultados del cálculo del modelo de Superficie menos un cierto valor, sugiero que el diferencial impedancia menos 8 ohmios, impedancia de un extremo menos 2 ohmios.