kupferner Folie 12um Widerstand steuerte Seite PWBs zwei verkupfern plattiertes

Überblick über IImpedanzCgesteuerte Leiterplatte

Ohne Impedanzkontrolle kommt es zu erheblichen Signalreflexionen und Signalverzerrungen, die zu Designfehlern führen.Für gängige Signale wie PCI-Bus, PCI-E-Bus, USB, Ethernet, DDR-Speicher, LVDS-Signale usw. ist eine Impedanzkontrolle erforderlich. Letztendlich muss die Impedanzkontrolle durch das PCB-Design erreicht werden, und es werden auch höhere Anforderungen an den PCB-Board-Prozess gestellt auch vorbringen.Daher müssen wir die Impedanz der Verkabelung gemäß den Anforderungen an die Signalintegrität kontrollieren.

Der entsprechende Impedanzwert verschiedener Leitungen kann durch Berechnung ermittelt werden.

Mikrostreifenleitung

Es besteht aus einem Streifenleiter und der Masseebene mit einem Dielektrikum in der Mitte.Wenn die Dielektrizitätskonstante, die Linienbreite und der Abstand zur Masseebene steuerbar sind, ist auch die charakteristische Impedanz mit einer Genauigkeit von ± 5 % steuerbar.

Streifenleitung

Eine Streifenleitung ist ein Kupferstreifen in der Mitte eines Dielektrikums, das zwischen zwei leitenden Ebenen angeordnet ist.Wenn die Dicke und Breite der Leitung, die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und der Abstand zwischen den beiden Erdungsebenen alle steuerbar sind, ist auch die charakteristische Impedanz der Leitung mit einer Genauigkeit von weniger als 10 % steuerbar.

Der Aufbau einer Mehrschichtplatte

Um die Impedanz der Leiterplatte gut steuern zu können, müssen wir zunächst die Struktur der Leiterplatte verstehen.

Die von uns üblicherweise erwähnte mehrschichtige Platine wird durch gegenseitiges Laminieren eines Kerns und eines Prepregs gepresst, und der Kern ist eine harte, zweiseitig kupferkaschierte Platine mit spezifischer Dicke, die das Grundmaterial von Leiterplatten darstellt.Die sogenannte Benetzungsschicht, die aus Prepreg besteht, fungiert als Verbindungskern, hat aber auch eine gewisse Anfangsdicke, während ihre Dicke beim Pressen etwas variiert.

Im Allgemeinen sind die beiden äußersten dielektrischen Schichten der Mehrschichtplatine Benetzungsschichten mit einer separaten Kupferfolienschicht als äußere Kupferfolie auf der Außenseite dieser beiden Schichten.Die ursprünglichen Dickenspezifikationen der Außenschicht und der Innenschicht der Kupferfolie betragen im Allgemeinen drei Arten von 0,5 Unzen, 1 Unzen und 2 Unzen (1 Unze entspricht etwa 35 µm oder 1,4 Mil), aber nach einer Reihe von Oberflächenbehandlungen beträgt die endgültige Dicke Die Menge der äußeren Kupferfolienschicht wird im Allgemeinen um etwa 1 Unze erhöht.Die innere Kupferfolie ist das kupferkaschierte Material auf beiden Seiten des Kerns. Ihre endgültige Dicke unterscheidet sich geringfügig von der ursprünglichen Dicke, verringert sich jedoch aufgrund des Ätzens im Allgemeinen etwas um.

Die äußerste Schicht der Mehrschichtplatine ist der Lötstopplack, der bei uns meist als „grünes Öl“ bezeichnet wird.Natürlich kann es auch Gelb oder andere Farben sein.Die Dicke der Lötmaske lässt sich im Allgemeinen nur schwer genau bestimmen. Der kupferfreie Bereich auf der Oberfläche ist etwas dicker als der Bereich mit Kupfer, aber die Kupferfolie ist aufgrund der fehlenden Kupferfoliendicke immer noch sehr deutlich sichtbar und wir können sie fühlen wenn wir mit den Fingern die Oberfläche einer Leiterplatte berühren.

Bei der Herstellung der Leiterplatte mit einer bestimmten Dicke ist es notwendig, die Parameter verschiedener Materialien sinnvoll auszuwählen;Andererseits ist die Enddicke des Prepregs geringer als die Anfangsdicke.

Parameter von Leiterplatten

Die PCB-Parameter variieren geringfügig von einer PCB-Fabrik zur anderen.Einige Parameter von BichengPCB sind wie folgt:

Oberflächenkupferfolie

Es gibt drei Arten von Dicken für Kupferfolienmaterialien mit zugänglicher Oberfläche: 12 µm, 18 µm und 35 µm.Die Enddicken nach der Bearbeitung betragen etwa 44 µm, 50 µm und 67 µm.

Kern

Unser übliches PCB-Substrat ist IT158, das standardmäßige FR-4, beidseitig kupferkaschiert.Die optionalen Spezifikationen können durch Kontaktaufnahme mit den Herstellern ermittelt werden.

Prepreg

Die Spezifikationen (Originalstärken) sind 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). und 1060 (0,05 mm).Die Dicke nach dem eigentlichen Pressen ist normalerweise 10–15 µm kleiner als der ursprüngliche Wert.Für die gleiche Benetzungsschicht können höchstens drei Prepregs verwendet werden, und die Dicke darf nicht gleich sein.Es kann mindestens nur ein Prepreg verwendet werden, einige Hersteller verlangen jedoch die Verwendung von mindestens zwei Prepregs.Wenn die Dicke des Prepregs nicht ausreicht, kann die Kupferfolie auf beiden Seiten des Kerns weggeätzt werden, und dann werden die Prepregs auf beiden Seiten verklebt, so dass eine dickere Benetzungsschicht realisiert werden kann.

LotMaske

Die Dicke der Lötmaske auf der Kupferfolie C2 beträgt etwa 8–10 µm.Die Dicke der Lötmaske auf der kupferfreien Oberfläche (C1) variiert je nach der unterschiedlichen Dicke des Oberflächenkupfers.Wenn die Dicke des Oberflächenkupfers 45 µm beträgt, beträgt C1 etwa 13–15 µm, wenn die Dicke des Oberflächenkupfers 70 µm beträgt, beträgt C1 ≈ 17–18 µm.

TErQuerschnittdes Dirigenten

Wir würden denken, dass der Querschnitt des Leiters ein Rechteck ist, aber in Wirklichkeit handelt es sich um ein Trapez.Nehmen Sie als Beispiel die obere Schicht: Wenn die Dicke der Kupferfolie 1 Unze beträgt, ist die obere Basis des Trapezes 1 mil kürzer als die untere Basis.Wenn die Linienbreite beispielsweise 5 mil beträgt, beträgt die obere Basis etwa 4 mil und die untere Basis 5 mil.Der Unterschied zwischen oberer und unterer Basis hängt von der Dicke des Kupfers ab.

Dielektrizitätskonstante

Die Dielektrizitätskonstante von Prepreg hängt von der Dicke ab.Die Dielektrizitätskonstante des CCL hängt vom verwendeten Harzmaterial ab. Die Dielektrizitätskonstante des FR4-Materials beträgt 4,2 bis 4,7 und nimmt mit zunehmender Frequenz ab.

DielektrikumVerlust FactoR

Die durch die Erwärmung des Dielektrikums unter Einwirkung eines elektrischen Wechselfelds verbrauchte Energie wird als dielektrischer Verlust bezeichnet und normalerweise als dielektrischer Verlustfaktor tanδ ausgedrückt.Der typische Wert von IT158 beträgt 0,016.

Die Mindestlinienbreite und der Mindestlinienabstand zur Gewährleistung der Verarbeitung betragen: 4mil / 4mil.

Einführung des Tools zur Impedanzberechnung:

Wir können die Impedanz mit der EDA-Software berechnen, nachdem wir die Struktur der Mehrschichtplatine verstanden und die erforderlichen Parameter beherrscht haben.Allegro kann zur Berechnung verwendet werden, hier empfehlen wir jedoch ein anderes Tool, Polar SI9000, das ein gutes Tool zur Berechnung der charakteristischen Impedanz ist, und mittlerweile verwenden viele Leiterplattenfabriken diese Software.

Bei der Berechnung der charakteristischen Impedanz des inneren Signals, entweder Differenzleitung oder Single-Ended-Leitung, werden Sie feststellen, dass zwischen dem Berechnungsergebnis des Polar SI9000 und des Allegro nur ein geringfügiger Unterschied besteht, der mit einigen Details der Verarbeitung zusammenhängt. wie etwa die Form des Leiterquerschnitts.Ich empfehle Ihnen jedoch, bei der Berechnung der charakteristischen Impedanz des Oberflächensignals das beschichtete Modell anstelle des Oberflächenmodells zu wählen, da bei dieser Art von Modell das Vorhandensein der Lötmaske berücksichtigt wird, sodass das Ergebnis genauer ist.Die folgende Abbildung ist das berechnete Ergebnis unter Verwendung des Polar SI9000 unter Berücksichtigung der Lötmaske und einer Oberflächendifferenzleitungsimpedanz von 50 Ohm:

Da die Dicke der Lötmaske schwer zu kontrollieren ist, kann auch eine Näherungsmethode verwendet werden, wie sie vom Platinenhersteller empfohlen wird: Um einen bestimmten Wert von den aus dem Oberflächenmodell berechneten Ergebnissen zu subtrahieren, wird empfohlen, die Differenzimpedanz zu subtrahieren von 8 Ohm, Single-Ended-Impedanz von 2 Ohm.

Die Anforderungen an die Differenzpaarimpedanz

(1) Zur Bestimmung des Verdrahtungsmodus, der Parameter und der Impedanzberechnung.Die Differentialpaarverdrahtung ist in zwei Arten unterteilt: den äußeren Mikrostreifenleitungs-Differenzmodus und den inneren Streifenleitungs-Differenzmodus.Die Impedanz kann mit der entsprechenden Impedanzberechnungssoftware (z. B. POLAR-SI9000) berechnet werden und kann auch mithilfe der Impedanzberechnungsformel anhand eines angemessenen Parametersatzes berechnet werden.

(2) Parallele äquidistante Linie.Bestimmen Sie die Linienbreite und den Linienabstand. Beim Verkabelungslayout sollten Sie sich strikt an die berechnete Linienbreite und den Linienabstand halten. Der Abstand zwischen zwei Linien kann nicht geändert werden, d. h. die Parallelität bleibt erhalten.Es gibt zwei Arten von Parallelschaltungen: Eine ist die Verdrahtung nebeneinander liegender Lagen für zwei Leitungen und die andere ist die Verdrahtung über-unterliegender Lagen für zwei Leitungen.Letzteres (das ist das Differenzsignal zwischen den Schichten) wird im Allgemeinen so weit wie möglich vermieden, da die Genauigkeit der Laminierungsausrichtung zwischen den Laminierungsschichten viel geringer ist als die Genauigkeit beim Ätzen derselben Schicht bei der tatsächlichen Leiterplattenherstellung, und mit dem Verlust von Beim Laminieren des Dielektrikums kann nicht sichergestellt werden, dass der Abstand der Differentialleitungen der Dicke des Zwischenschicht-Dielektrikums entspricht, was zu einer Änderung der Differenzimpedanz zwischen den Zwischenschicht-Differentialpaaren führt.Daher wird empfohlen, möglichst den gleichen Schichtunterschied zu verwenden.