10 geruzako PCB inpedantzia kontrola eta TDR egiaztapena

Inpedantzia kontrolatua transmisio-linea egitura bat kontrolatuz lortzen da, ez protokolo bati trazadura-zabalera estandar bat esleituz. 50 Ω-ko helburu berak geometria oso desberdina behar izan dezake bi hamar geruzako plaketan, dielektrikoaren lodiera, kobrearen lodiera, materialaren eraikuntza, soldadura-maskara eta ondoko kobrea desberdinak direlako. Beraz, ekoizpen-marrazki batek helburua eta erreferentzia-egitura zehaztu beharko lituzke, eta argitaratutako pilaketak eta fabrikatzailearen kalkuluak azken zabalera eta tartea definitzen dituzte.

Gida honek azaltzen du zer kalkulatu behar den, zeri aplikatzen zaion fabrikazio-tolerantzia eta nola irudikatu behar duen TDR kupoi batek bideratutako egitura. Nahita saihesten du "5 mil berdin 50 Ω" arau unibertsalak argitaratzea, zenbaki horiek oker bihurtzen baitira eraikuntza aldatzen den bezain laster.

Kontrolatutako inpedantzia pilaketa eta prozesu definizioa da

PCB baten trazaduraren inpedantzia karakteristikoa eroalearen inguruko eremu elektriko eta magnetikoen banaketak ezartzen du. Sarrera nagusiak hauek dira: amaitutako eroalearen zeharkako sekzioa, erreferentzia-plano bat edo gehiagorako distantzia, propietate dielektrikoak, akoplatutako lerroen bikoteen arteko tartea, gainazaleko egituretako soldadura-maskara eta gertuko kobrea dagoen presentzia. Kobrearen zimurtasunak eta galera dielektrikoek eragina dute hedapenean eta neurtutako erantzunean, batez ere ertz-tasa handitzen den heinean.

Inpedantzia kontrolatuko ordena batek bi galdera ezberdin erantzun beharko lituzke. Lehenik, zein geometria espero da helburua betetzea aukeratutako pilaketan? Bigarrenik, nola egiaztatuko da ekoizpena? Eremu-ebazlearen kalkuluak lehenengoa jorratzen du; kupoi adierazgarri batek eta TDR prozedura batek bigarrena. Bietako batek ere ez du kanal-simulazio bat ordezkatzen txertatze-galera, bidezko etenaldiak eta konektoreak garrantzitsuak direnean.

10 geruzako pilaketa izoztu egin behar da fresatutako geometria izoztu aurretik. Fabrikatzaileak nukleoa, prepreg-a, kobrezko xafla edo prentsatutako lodiera aldatzen badu, inpedantzia kalkulua eguneratu egin behar da eta ondoriozko edozein diseinu-aldaketak adostutako onarpen-prozesua jarraitu behar du.

Trazaduraren geometria argitaratu aurretik beharrezkoak diren sarrerak

Bikote diferentzialetarako, fabrikatzaileak zabalera eta tartea aldagai gisa jaso beharko lituzke, pilaketa oraindik amaitzen ari denean artelanen arau aldaezin baten ordez. Argitaratutako marrazkiak baimendu dezake zabalera kontrolatuaren doikuntza adierazitako mugen barruan, edo bezeroaren onarpena eska dezake artelana aldatu aurretik.

Mutur bakarreko, modu bakoiti eta inpedantzia diferentziala

50 Ω bezalako mutur bakarreko helburu batek eroale bat deskribatzen du bere itzulera-egiturarekiko. 85 Ω edo 100 Ω bezalako helburu diferentzial batek kontrako noranzkoetan gidatutako bi eroaleen arteko tentsio-diferentzia deskribatzen du. Bikote akoplatu simetriko batentzat, inpedantzia diferentziala gutxi gorabehera modu bakoitiaren inpedantziaren bikoitza da. Ez da nahitaez bi arrastoren inpedantzia bakarrekoaren bikoitza beste arrastoa ez dagoenean.

Akoplamendu sendoak bikoteen arteko tarte estuagoa ahalbidetzen du eta inpedantzia diferentziala murriztu dezake, baina emaitza tartearen aldakuntzekiko eta bikoteen tokiko bereizkekiko sentikorragoa ere egiten du. Ahulki akoplatutako bikoteak erreferentzia-planoek eragiten diete gehiago eta gutxiago tarte zehatzak, baina bideratze-zabalera gehiago kontsumitu dezakete. Oreka egokia bideratze-dentsitatearen, asimetriaren, ondoko kanalekiko diafoniaren eta fabrikatzailearen grabatzeko gaitasunaren araberakoa da.

Modu arrunteko inpedantzia eta modu-bihurketak garrantzia izan dezakete TDR zenbaki diferentziala igarotzen denean ere. Haustura asimetrikoak, antipad bidezko desberdintasunak, erreferentzia-trantsizio desberdinek eta alde bakarreko doikuntzak energia diferentziala modu arruntera bihur dezakete. Datu-abiadura altuetan, 3D trantsizio-eredu bat informazio gehiago ematen du kupoi-zenbaki bakar batek baino.

Mikrostrip, Stripline eta Koplanar Egiturak

Kanpoko geruzako mikrostrip

Mikrostrip erraza da zundatzen eta bideratzen, baina bere eremuak laminatura eta airera edo soldadura-maskarara hedatzen dira. Beraz, konstante dielektriko eraginkorra laminatu masiboaren Dk baino txikiagoa da. Soldadura-maskarak, gainazalaren akaberak, tokiko kobre-isuriek eta osagaien pad-ek emaitza nahasi dezakete. Kanpoko geruzaren plakatzeak ere eroalearen lodiera aldatzen du oinarrizko xafla hautatu ondoren.

Txertatutako mikrostrip eta stripline

Txertatutako mikrostrip-a bi aldeetatik dielektrikoz estalita dago, baina batez ere plano bati erreferentzia egiten dio. Stripline bi planoren artean dago. Stripline simetrikoak dielektrikoaren arteko tarte berdina edo ia berdina du; stripline asimetrikoak erreferentzia hurbilago bat du nagusi, baina bi planoekin elkarreragiten du oraindik. Eremu-ebazle batek bai mugak bai laminazioaren ondorengo traza-posizio erreala modelatu beharko lituzke.

Uhin-gida koplanarreko egiturak

Lur koplanarrak eremuaren hedapena kontrolatu eta babesa eman dezake, baina alboko kobrearekiko tartea beste dimentsio kritiko bihurtzen da. Lur-uharteak erreferentzia-planora konektatu behar dira bide-eredu egoki batekin, bestela erresonantzia-eroale gisa joka dezakete. Egitura koplanarrak benetako maskara eta lur-geometriarekin modelatu behar dira, "lurra botatzeko" arau generiko gisa gehitu beharrean.

Fabrikazio-aldakortasuna eta tolerantzia-aurrekontu errealista

Ekoizpen-inpedantzia mugitzen da hainbat dimentsio elkarrekin mugitzen direlako. Grabatzeak goiko eta beheko zabalera aldatzen du. Laminazioak prentsatutako dielektrikoaren lodiera aldatzen du. Erretxinaren edukiak eta beiraren banaketak Dk eraginkorrari eragiten diote. Kanpoko geruzaren estaldurak eta soldadura-maskarak aldakortasun handiagoa gehitzen dute. Tolerantzia-analisi arduratsu batek hornitzailearen prozesu-gaitasuna erabiltzen du eraikuntza zehatzerako, sarrera bakoitza bere balio nominalean mantendu daitekeela suposatu beharrean.

+/-% 10eko tolerantzia ohikoa da erosketa-tolerantzia gisa, baina ez da IPC dokumentu batek ezarritako lehenetsitako neurri unibertsala. Banda estuagoak bideragarriak izan daitezke egitura eta panel-tamaina hautatuetan, inpedantzia handiko, oso finak edo xafla sendoak dituzten egitura batzuk, berriz, gaitasun txikiagoa izan dezakete. +/-% 5 edo estuagoa zehaztu aurretik, berretsi eskuragarri dagoen geometria-marjina, kupoi-metodoa, lote-laginketa eta tolerantzia kupoian neurtzen den edo bideratutako kokapen guztietan bermatzen den.

Kanal mailako arrazoirik gabe inpedantzia estutzeak hondakinak handitu ditzake edo trazadura/espazio geometria zabalagoa behartu dezake, bideratze-dentsitatea kaltetuz. Alderantziz, %10eko +/-ko kupoi nominala ez da nahikoa izan daiteke konektorearen, paketearen eta bideen etenaldiek sistemaren marjina txikia uzten dutenean. Tolerantzia aurrekontu elektrikotik eta fabrikazio-gaitasunaren azterketatik etorri beharko litzateke.

Kupoiaren diseinua eta TDR egiaztapena

IPC-2141 inpedantzia kontrolatuko zirkuituen diseinu gida bat da; ez da TDR proba metodoa. Denbora-domeinuko erreflektometria bidezko inpedantzia karakteristikoaren neurketa IPC-TM-650 2.5.5.7A metodoak hartzen du barne. Erosketa-eskaerak aplikagarria den metodoa edo bezeroarentzako prozedura adostua aipatu behar du, eta ondoren metodoak berak erabakitzen ez dituen kupoi eta onarpen xehetasunak definitu.

Kupoi ordezkari bat

Kupoiak bide kontrolatuaren geruza, erreferentziazko egitura, kobrezko prozesamendu, eraikuntza dielektriko eta soldadura-maskararen baldintza bera erabili behar ditu. Kupoi diferentzialek bikoteen zabalera eta tartea erreproduzitu behar dituzte. Egitura bat baino gehiago daudenean, kupoi-arrasto bakar batek ezin ditu guztiak ordezkatu. Kupoiaren kokapena ekoizpen-panelean garrantzitsua da, plaka eta grabatzea panel osoan alda daitezkeelako.

Neurketa-leihoa eta abiaraztea

Jaurtiketa, zunda-plakak eta hasierako etendura inpedantzia-irakurketarako erabilitako sekzio uniformetik bereizi behar dira. TDR igoera-denbora neurtzen ari den ezaugarrirako egokia izan behar da; ertz azkarregi batek etendura txikiak nabarmendu ditzake, eta ertz motel batek, berriz, batez bestekoa eman. Galerak eta sakabanaketak traza maldatsua sor dezakete, beraz, onarpen-leihoa eta txosten-metodoa adostu behar dira.

Laginketa eta erregistroak

"Panel bakoitzeko", "lote bakoitzeko" eta "lehen artikulua bakarrik" aukera komertzialak eta kalitate-planekoak dira, ez tolerantzia-balio baten ondorio automatikoak. Zehaztu kupoien kopurua eta kokapena, suntsitzailea edo atxikitako egoera, lotearen definizioa, berriro probatzeko araua eta emaitzak grafikoak edo laburpenak behar diren ala ez. Fidagarritasun handiko programetarako, mantendu trazabilitatea kupoiaren, panelaren eta bidalitako taulen artean.

Nola zehaztu inpedantzia fabrikazio-marrazkian

Inpedantzia-taula nahikoa argia izan behar da, ingeniaritza-, CAM- eta ikuskapen-taldeek modu berean interpretatu ahal izateko.

Mantendu protokoloaren bideratze-arauak diseinu-marrazkian edo diseinu-espezifikazioan, eta mantendu inpedantzia-onarpena fabrikazio-marrazkian. Bereizketa honek hornitzaile bati "PCIe" eskakizun elektriko oso gisa interpretatzea eragozten dio.

Artelanen berrikuspena egiteko, erabili 10 geruzako bideratze gida ; fabrikazio aldagaiak eta dokumentazioa lortzeko, ikusi fabrikazio prozesuaren gida.

Helburua galtzen duen inpedantzia-emaitza baten diagnostikoa

Kupoi batek huts egiten badu, lerro-zabalera berehala aldatu beharrean, ikerketa egituratu bat eragin beharko luke. Berretsi kupoia plakaren egiturarekin bat datorrela, pilaketa-berrikuspen zuzena erabili dela, TDR abiarazte-leihoa eta neurketa-leihoa baliozkoak direla eta jakinarazitako emaitza ez dagoela gehiegizko galerak edo zundaren etenaldiak menderatzen. Ondoren, alderatu benetako traza-sekzioa eta dielektrikoaren lodiera ebazlearen ereduarekin.

Neurtutako inpedantzia baxua traza zabalago baten, dielektriko meheago baten, Dk eraginkortasun handiagoaren, kobre lodiago baten, lur koplanar hurbilago baten edo soldadura-maskara gehigarri baten ondorioz gerta daiteke. Inpedantzia altua kontrako baldintzen ondorioz gerta daiteke. Emaitza diferentzialak alda daitezke bikoteen arteko tarteagatik, traza bakoitzaren zabalera zuzena izan arren. Mikrosekzio-datuak eta berriro kalkulatutako eredua sarrera bat asmatuz aldatzea baino erabilgarriagoak dira.

Hutsune sistematikoa bada, eguneratu prozesuaren arabera kalibratutako eredua eta artelanaren konpentsazioa. Panelaren posizioaren arabera lokalizatuta badago, ikertu grabatuaren, plakazioaren edo laminazioaren uniformetasuna. Edozein birlan edo erabilera-xedapenek sistemaren marjina kontuan hartu beharko lukete, ez bakarrik kupoi-ehunekoa.

Bidali Stackup eta Inpedantzia Taula bat berrikusteko

Maiztasuna, galera eta TDR zenbakiaren esanahia

Inpedantzia karakteristikoa askotan zenbaki bakar gisa aurkezten da, baina benetako interkonexio bat dispertsiboa eta galerak dituena da. Propietate dielektrikoak, kobrearen zimurtasuna eta azal efektua maiztasunarekin aldatzen dira, beraz, TDR arrasto itxurazkoa kupoi luze batean zehar malda izan dezake. Sekzio uniforme labur bat modu ezberdinean irakur daiteke ertz-tasa edo desembedding metodo desberdin batekin neurtzen denean. Beraz, onarpen-prozedurak balioa non eta nola irakurtzen den definitu beharko luke, pantaila-argazki batean bakarrik oinarritu beharrean.

Inpedantzia-kupoi batek ez du txertatze-galera txikia frogatzen. Bi trazek 50 Ω neur dezakete, eta batek kobre zakarra eta galera handiko dielektriko bat erabiltzen ditu. Alderantziz, galeradun traza batek TDR uhin-formaren muturra desberdin agertzea eragin dezake, nahiz eta bere geometria fisikoa uniformea ​​izan. Kanal-galerak garrantzia duenean, erabili seinale-galera kupoi egoki bat edo S-parametroaren neurketa bat TDRz gain.

Kupoi desberdinen tranpak

TDR diferentzialak jaurtiketa orekatuak eta neurketa-sekzioarekiko luzera elektriko berdina behar ditu. Zunda-plakaren asimetriak, fanout desberdin batek edo erreferentzia-planoaren irekidurak bikote-inpedantzia arazo baten itxura duen modu-bihurketa sor dezakete. Kupoiak luzera uniforme nahikoa izan behar du jaurtiketa ebaluazio-leihotik bereizteko eta benetako maskara eta erreferentzia-egitura erreproduzitu behar ditu. Portaera diferentziala eta, erabilgarria denean, modu komunaren portaeraren berri emateak batez besteko balio bakar batek ezkutatutako asimetria agerian utzi dezake.

Ekoizpen-korrelazioa

Pilaketa berri bat sartzen denean, TDR emaitzak mikrosekzionatutako arrastoaren zabalerarekin, kobrearen lodierarekin eta dielektrikoaren tartearekin erlazionatu. Korrelazio horrek prozesu-eredu fidagarriagoa sortzen du geroagoko loteetarako. Hornitzaile batek materialaren eraikuntza, xafla edo prentsa-zikloa aldatzen badu, korrelazioa berrikusi beharko litzateke, aurreko konpentsazioa oraindik aplikatzen dela suposatu beharrean.

Tolerantzia Estuko Bideragarritasuna eta Artelanaren Autoritatea

Zenbaki estuago bat ez da beti zehaztapen hobea izaten. Lor daitekeen banaketa honako hauen araberakoa da: trazaduraren zabalera, altuera dielektrikoa, kobrearen lodiera, panelaren posizioa, grabatzeko prozesuaren eta egitura gainazala estalitakoa den ala ez. Trazadura oso estuek ehuneko aldaketa handia erakuts dezakete grabatzeko aldakuntza absolutu txiki batetik; inpedantzia oso handiko lerroek zabalera edo tarte dielektrikoak behar izan ditzakete, praktikoak ez direnak. Fabrikatzaileak tolerantzia prozesu-gaitasuneko galdera gisa berrikusi beharko luke, ez salmenta-aukera gisa onartu soilik.

Argitaratze aurretik, adostu nork kontrolatzen duen artelana. Metodo bat bezeroak geometria nominala eman eta fabrikatzaileari baimena ematea da kaleratutako pilaketaren zabalera eta bikoteen arteko tartea konpentsatzeko. Beste bat geometria izoztea eta hornitzaileari eraikuntza zehatz-mehatz bat etortzea eskatzea da. Bi ikuspegiak nahasteak gatazkak sortzen ditu hornitzaile batek lerroaren zabalera doitzen duenean, baina diseinuaren tarteak, alborapenak edo diafonia ereduak jatorrizko geometria hartzen duenean.

Eraikuntza berri baterako, kontuan hartu lehen artikuluaren gaitasun-exekuzio bat panel adierazgarrien kokapenetan zehar kupoiekin. Erabili neurtutako banaketa ekoizpen-kontrol plan errealista bat ezartzeko. Kupoi bakar batek ezin du epe luzerako gaitasunik ezarri, eta estatistikoki justifikatutako prozesu batek banda estuago bat onar dezake ikuskapen gehiegirik gabe.

Inpedantzia Askatzeko Kontrol-zerrenda

Inpedantzia-eskakizun bat osatutzat jotzen da helburua, transmisio-lerroaren egitura, fabrikazio-baimena eta egiaztapen-plana definitu direnean bakarrik. Geruzarik, erreferentziarik, tolerantziarik eta maskara-baldintzarik gabe "50 Ω" edo "100 Ω diferentziala" zerrendatzen duen marrazki batek hornitzaileari suposizioak egiteko aukera ematen dio.

• Identifikatu inpedantzia klase bakoitza seinale geruzaren, erreferentzia planoaren edo planoen, helburuaren, tolerantziaren eta egitura motaren arabera.
• Eman geometria nominala diseinu-asmo gisa eta adierazi hornitzaileak zabalera edo bikoteen arteko tartea doi dezakeen ala ez.
• Modelo dielektriko prentsatua, kobre trapezoidal akabatuduna, soldadura-maskara eta inguruko kobrea.
• Erabili eraikuntza-material espezifikoen datuak edo fabrikatzailearen diseinu-Dk eredu dokumentatu bat.
• Diseinatu benetako ekoizpen-egitura irudikatzen duten eta TDR metodoa, lagin-maiztasuna eta txostenaren edukia definitzen dituzten kupoiak.
• Mantendu kupoiaren inpedantzia-egiaztapena kanalaren txertatze-galeretatik, bideetatik eta konektoreen betetzetik bereizita.

Tolerantzia estua kanalaren sentikortasunaren eta prozesuaren gaitasun frogatuaren bidez justifikatu beharko litzateke. Ez da itzulera-bide jarraitu baten, bide on baten edo galera-eredu oso baten ordezkoa.

Neurketa-ziurgabetasuna eta kupoi-produktu korrelazioa

TDR emaitza baten eragina kupoiak, jaurtiketak, euskarriak, tresnaren banda-zabalerak, erreferentzia-planoaren kalitateak, kalibrazioak eta jakinarazitako inpedantzia-eskualdea aukeratzeko erabilitako metodoak dira. Bi laborategik kupoi bera modu ezberdinean neur dezakete baldintza hauek ez badaude lerrokatuta. Beraz, onarpen-prozedurak helburua eta tolerantzia baino gehiago definitu beharko luke.

• Identifikatu proba-metodoa edo bezeroaren prozedura eta tresnaren/kalibrazioaren itxaropenak.
• Definitu kupoiaren luzera, abiarazte-kentzeko edo ate-ikuspegia eta jakinarazitako baliorako erabilitako eskualdea.
• Mantendu kupoia produktuaren egituraren panel-eraikuntza, geruza, kobre eta erreferentzia-sistema berdinetan.
• Erregistratu jakinarazitako balioa batez bestekoa, mediana, leiho-emaitza edo adostutako beste estatistika bat den.
• Definitu nola kudeatzen diren kanpoko balioak, kupoi kaltetuen jaurtiketak eta berriro probak.

Kupoi-korrelazioak mugak ere baditu. Kupoi zuzen eta luze batek ez ditu produktuaren pad, lepo-behera, bide, konektore-jaurtiketa edo plano-irekidura guztiak barne hartzen. Eten horiek kanal-ereduan edo proba-egitura dedikatu batean daude. Alderantziz, inpedantzia-kupoian produktuaren ezaugarri konplexuak gehitzeak zaildu egin dezake prozesuaren inpedantzia nahitako eten batetik bereiztea.

Tolerantzia estua duten programetarako, korrelazioak neurtutako kupoiaren geometria eta mikrosekzio-datuak eremu-ebazlearen ereduarekin alderatu beharko lituzke. Inpedantzia altua edo baxua bada, berrikuspenak dielektriko prentsatua, eroalearen goiko/beheko zabalera, kobrearen lodiera eta materialaren eraikuntza kontuan hartu beharko lituzke artelana aldatu aurretik. Arrazoi fisikoa identifikatu gabe trazaduraren zabalera doitzeak lote bat gainditzea eragin dezake, errepikagarritasuna ahulduz.