Iespiedshēmu plates kā galvenais elektronisko sistēmu nesējs tieši ietekmē visas sistēmas stabilitāti un uzticamību. iespiedshēmu plates pretestības kontrole ir galvenā tehnoloģija, kas nodrošina ātrgaitas{1}}un augstfrekvences elektronisko shēmu signālu integritāti.
1, Kas ir iespiedshēmu plates pretestība
Impedance ir visaptverošs ķēdes strāvas bloķēšanas efekta atspoguļojums. Mikroskopiskajā iespiedshēmu plates pārvades līniju pasaulē tas sastāv no sadalītiem rezistoriem, kondensatoriem un induktoriem. Ja signālam pārvades līnijā tiek pārsniegts ātrums, ja pārvades līnijas pretestība nesakrīt ar signāla avota un slodzes pretestību, tas ir kā pēkšņa ceļa sašaurināšanās vai šķēršļu parādīšanās. Signāls tiks atspoguļots, un sākotnēji parastā signāla viļņu forma parādīs kropļojumus, piemēram, pārsniegumu, zemu un zvana signālu. Tajā pašā laikā pārraides laikā signāla stiprums turpinās samazināties, apgrūtinot uztveršanas galu precīzu signāla atpazīšanu, galu galā ietekmējot visas ķēdes sistēmas normālu darbību. Piemēram, USB 3.0 interfeisa shēmās liela ātruma-datu pārraidei, ja iespiedshēmu plates pretestības vadība ir nepareiza, var rasties datu pārraides kļūdas un pat datus nevar pārsūtīt normāli.
2, padziļināta analīze par galvenajiem faktoriem, kas ietekmē iespiedshēmas plates pretestību
Pārvades līniju ģeometrisko parametru ietekme
Pārvades līniju ģeometriskie parametri ir kā "veidnes", kas veido pretestību, un tām ir tieša un būtiska ietekme. Līnijas platums ir viens no jutīgajiem parametriem. Vispārīgi runājot, jo platāks ir līnijas platums, jo lielāks ir pārvades līnijas šķērsgriezuma laukums, jo mazāka ir pretestība un lielāka starplīniju kapacitāte un induktivitāte, kā rezultātā samazinās raksturīgā pretestība; Gluži pretēji, jo šaurāks ir līnijas platums, jo augstāka ir raksturīgā pretestība. Ņemot par piemēru parasto 50 Ω pretestības pārvades līniju, iespiedshēmu plates ar īpašu saliktu struktūru un materiālu, var būt nepieciešams precīzi kontrolēt līnijas platumu aptuveni 0,15 mm, lai izpildītu pretestības prasības.
Līnijas garuma izmaiņas nevar ignorēt. Palielinoties līnijas garumam, tiek pastiprināta signāla pretestības, kapacitātes un induktivitātes kumulatīvā ietekme pārraides laikā, kas ne tikai palielina signāla vājināšanos, bet arī mainās raksturīgā pretestība. Augstas-frekvences ķēdēs pārmērīgi garas pārvades līnijas ir kā gari un nelīdzeni ceļi, radot nopietnus signāla zudumus pārraides laikā un viegli izraisot signāla integritātes problēmas.
Līniju atstatums, kā svarīga pārvades līniju ģeometrisko parametru sastāvdaļa, ietekmē kapacitāti un savstarpējo induktivitāti starp līnijām. Atbilstoša līnijas atstarpe var samazināt šķērsrunu starp līnijām, nodrošināt signāla tīrību un arī ietekmēt raksturīgo pretestību. Lielāks līniju attālums samazinās kapacitāti un savstarpējo induktivitāti starp līnijām un palielinās raksturīgo pretestību; Mazāks attālums starp rindām samazinās raksturīgo pretestību, bet var palielināt šķērsrunas risku.
Izšķirošā loma iespiedshēmu plates materiālu īpašībām
Iespiedshēmu plates materiāla raksturlielumi ir raksturīgie pretestības noteicošie faktori. Dielektriskā konstante ir apgriezti proporcionāla pretestībai. Jo lielāka ir dielektriskā konstante, jo lielāka ir pārvades līnijas kapacitāte un zemāka raksturīgā pretestība. Dažādu veidu iespiedshēmu plates dielektriskā konstante ievērojami atšķiras. Piemēram, parasto FR-4 plātņu dielektriskā konstante parasti ir starp 4,2-4,6, kas ir piemērota zemfrekvences un izmaksu jutīgām shēmām; Augstfrekvences lokšņu politetrafluoretilēnam (PTFE) ir zemāka dielektriskā konstante, parasti no 2,2 līdz 2,6, un to parasti izmanto tādās jomās kā augstfrekvences sakari, kur nepieciešama ārkārtīgi augsta signāla pārraides kvalitāte.
Dielektrisko zudumu leņķis atspoguļo iespiedshēmu plates enerģijas zuduma pakāpi mainīga elektriskā lauka iedarbībā. Augstas-frekvences shēmās liels dielektrisko zudumu leņķis ir kā "enerģijas melnais caurums", kas patērēs lielu daudzumu signāla enerģijas un izraisīs pastiprinātu signāla vājināšanos. Tāpēc augstas-frekvences shēmas projektēšanā signāla kvalitātes nodrošināšanas atslēga ir plates ar zemu dielektrisko zudumu izvēle.
Svarīga loma 3 atskaites plaknēm
Atsauces plaknei ir neaizstājama loma iespiedshēmu plates pretestības kontrolē. Attālumam starp pārvades līniju un atskaites plakni ir tieša ietekme uz pretestību. Jo tuvāk attālums, jo lielāka kapacitāte un zemāka raksturīgā pretestība; Un otrādi, jo augstāka ir raksturīgā pretestība. Projektējot iespiedshēmu plates, ir nepieciešams precīzi kontrolēt attālumu starp pārvades līniju un atskaites plakni atbilstoši pretestības prasībām, lai sasniegtu mērķa pretestību.
Izšķiroša nozīme ir arī atskaites plaknes integritātei. Ja atskaites plaknē ir pārtraukumi vai sadalījumi, tāpat kā pārrauts ceļš, tas var izraisīt izmaiņas pārvades līnijas pašreizējā sadalījumā, tādējādi mainot pretestību. Piemēram, ātrdarbīgās signālu pārraides iespiedshēmu platēs, ja iezemētā plaknē ir spraugas, tas ietekmēs pārvades līnijas atgriešanās ceļu, izraisot pretestības svārstības un nopietni ietekmējot signāla integritāti.
3, realizēt iespiedshēmu plates pretestības kontroli visos aspektos
1. Rūpīgi izplānots maketēšanas posms
Projektēšanas fāze ir sākuma punkts un projekta plānošanas fāze iespiedshēmu plates pretestības kontroles ieviešanai. Saprātīgs sakraušanas izkārtojums ir pamats, kas prasa visaptverošu signālu slāņa, strāvas slāņa un zemes slāņa izkārtojuma apsvēršanu, kā arī dielektriskā biezuma un materiālu izvēli starp katru slāni. Simetrisku stacked struktūru parasti izmanto, lai nodrošinātu vienmērīgu attālumu starp signāla slāni un atskaites plakni, nodrošinot stabilu vidi signāla pārraidei. Piemēram, projektējot četrslāņu plāksni, jaudas slāni un zemes slāni var novietot vidējos divos slāņos, bet augšējo un apakšējo slāni var izmantot kā signāla slāņus. Saprātīgi iestatot dielektrisko biezumu starp katru slāni, var panākt provizorisku pretestības kontroli.
Precīzs līniju platuma un atstarpes aprēķins ir viens no galvenajiem uzdevumiem plānošanas posmā. Izmantojot profesionālus pretestības aprēķināšanas rīkus, piemēram, PolarSI9000, HyperLynx u.c., līnijas platumu un atstarpi starp pārvades līnijām var precīzi aprēķināt, pamatojoties uz iespiedshēmu plates materiālu īpašībām, saliktajām konstrukcijām un paredzamajām pretestības vērtībām. Aprēķinu procesā pilnībā jāņem vērā arī ražošanas pielaides ietekme, jārezervē atbilstošas rezerves un jāpārliecinās, ka faktiski ražotās iespiedshēmas plates atbilst pretestības prasībām.
Diferenciālajiem signāliem, ko plaši izmanto ātrdarbīgās{0}}shēmās, to konstrukcijai nepieciešama stingrāka kontrole. Lai stingri kontrolētu diferenciālo pāru līniju platumu, atstarpi un garuma atbilstību, diferenciālā pretestība parasti ir paredzēta 100 Ω. Izmantojot serpentīna maršrutēšanu un citas metodes, lai pielāgotu diferenciālo pāru garumu, abu pārvades līniju garumi tiek padarīti pēc iespējas vienādi, samazinot signāla pārraides aizkaves atšķirības un nodrošinot diferenciālo signālu integritāti.
2 .Stingri kontrolēti ražošanas posmi
Ražošanas fāze ir būtisks solis, lai pārveidotu dizaina rasējumus reālos produktos, kam ir izšķiroša nozīme iespiedshēmu plates pretestības kontrolē. Materiāla izvēles ziņā ir jāizvēlas plāksnes ar precīzu un stabilu dielektrisko konstanti un zemiem dielektriskajiem zudumiem, lai nodrošinātu, ka pretestības kontrole tiek garantēta no avota. Tajā pašā laikā ir nepieciešams stingri kontrolēt plātnes kvalitāti, lai izvairītos no veiktspējas svārstībām, ko izraisa materiālu partiju atšķirības.
Precīzās apstrādes tehnoloģija ir ražošanas posma kodols. Kodināšanas process tieši nosaka līnijas platuma precizitāti un pārvades līnijas malu kvalitāti, kas prasa precīzu parametru kontroli, piemēram, kodināšanas laiku, kodināšanas šķīduma koncentrāciju un temperatūru, lai novērstu līnijas platuma novirzes, ko izraisa pārmērīga vai nepietiekama kodināšana. Laminēšanas process ietekmē vidēja biezuma viendabīgumu. Laminēšanas procesā ir stingri jākontrolē tādi parametri kā spiediens, temperatūra un laiks, lai izvairītos no burbuļu un piemaisījumu rašanās, un jānodrošina, ka slāņi ir cieši pielipuši un vidējais biezums ir konsekvents. Galvanizācijas process ir saistīts ar elektropārvades līniju vadītspēju un izturību pret koroziju. Precīza galvanizācijas laika, strāvas blīvuma un citu parametru kontrole nodrošina vienmērīgu pārklājuma biezumu un uzlabo pārvades līniju elektrisko veiktspēju. Turklāt, tā kā ražošanas procesā neizbēgami pastāv pielaides, piemēram, līnijas platuma pielaides, dielektriskā biezuma pielaides utt., ir nepieciešams kompensēt ražošanas pielaides projektēšanas posmā. Atbilstoši pielāgojot konstrukcijas parametrus, var samazināt ražošanas pielaides ietekmi uz pretestību.
3. stingras un rūpīgas testēšanas un verifikācijas stadijas
Pēc iespiedshēmu plates ražošanas pabeigšanas, testēšana un verifikācija ir pēdējie soļi, lai nodrošinātu impedances atbilstību. Laika domēna reflektometrs (TDR) ir plaši izmantots pretestības testēšanas instruments, kas var ātri un precīzi aprēķināt pārvades līnijas pretestības vērtību un pretestības pārtraukumu atrašanās vietu, nosūtot uz pārvades līniju ātrgaitas impulsu signālus un izmērot atstarotos signālus. Tīkla analizatorus galvenokārt izmanto RF un mikroviļņu ķēžu S-parametru mērīšanai. Analizējot un aprēķinot S-parametrus, tiek iegūti pārvades līniju pretestības raksturlielumi dažādās frekvencēs, sniedzot detalizētu informāciju augstfrekvences ķēžu pretestības pārbaudei.
Pēc testa rezultātu iegūšanas ir nepieciešama{0}}padziļināta analīze. Ja testa rezultāti novirzās no projektētajām vērtībām pieļaujamajā diapazonā, tas norāda, ka iespiedshēmu plates pretestības kontrole atbilst prasībām; Ja novirze pārsniedz pieļaujamo diapazonu, rūpīgi jāizpēta cēlonis, kas var būt saistīts ar projektēšanas aprēķinu kļūdām, ražošanas procesa novirzēm, materiālu veiktspējas svārstībām utt. Dažādu iemeslu dēļ veiciet atbilstošus optimizācijas pasākumus, piemēram, pielāgojot konstrukcijas parametrus, uzlabojot ražošanas procesus vai nomainot materiālus, un atkārtoti veiciet pretestības pārbaudi, līdz testa rezultāti atbilst projektēšanas prasībām.