V dnešním konkurenčním elektronickém průmyslu roste potřeba inovativních, účinných desek s plošnými spoji (PCB). S rostoucím průmyslem roste i potřeba desek plošných spojů, které vydrží různé podmínky prostředí a splňují požadavky složitých elektronických zařízení. Zde vstupuje do hry koncept flex rigid-flex PCB.
Rigid-flex desky nabízejí jedinečnou kombinaci tuhých a flexibilních materiálů, díky čemuž jsou ideální pro aplikace, které vyžadují odolnost a flexibilitu. Tyto desky se běžně vyskytují v lékařských zařízeních, leteckých systémech a dalších vysoce spolehlivých aplikacích.
Řízení impedance je klíčovým aspektem, který výrazně ovlivňuje výkon desek rigid-flex. Impedance je odpor, který obvod poskytuje toku střídavého proudu (AC). Správné řízení impedance je zásadní, protože zajišťuje spolehlivý přenos signálu a minimalizuje ztráty energie.
V tomto blogu Capel prozkoumá pět faktorů, které mohou významně ovlivnit řízení impedance desek rigid-flex. Pochopení těchto faktorů je zásadní pro návrháře a výrobce PCB, aby mohli dodávat vysoce kvalitní produkty, které splňují požadavky dnešního světa založeného na technologiích.
1. Hodnotu impedance ovlivní různé substráty:
U Flex Rigid-Flex PCB má rozdíl v základním materiálu vliv na hodnotu impedance. V deskách rigid-flex mají pružný substrát a tuhý substrát obvykle různé dielektrické konstanty a vodivost, což způsobí problémy s nesouladem impedance na rozhraní mezi dvěma substráty.
Konkrétně flexibilní substráty mají vyšší dielektrickou konstantu a nižší elektrickou vodivost, zatímco tvrdé substráty mají nižší dielektrickou konstantu a vyšší elektrickou vodivost. Když se signál šíří v pevné ohebné desce plošných spojů, dojde k odrazu a přenosu na rozhraní tuhého ohebného substrátu PCB. Tyto odrazové a přenosové jevy způsobují změnu impedance signálu, tedy impedanční nesoulad.
Pro lepší kontrolu impedance ohebné pevné desky plošných spojů lze použít následující metody:
Výběr substrátu:zvolit kombinaci pevných pružných obvodových substrátů tak, aby jejich dielektrická konstanta a vodivost byly co nejblíže, aby se snížil problém nesouladu impedance;
Ošetření rozhraní:speciální úprava rozhraní mezi pevnými pružnými substráty PCB, jako je použití speciální mezivrstvy nebo laminované fólie, aby se do určité míry zlepšilo přizpůsobení impedance;
Ovládání stisknutím:Ve výrobním procesu pevných flexibilních desek plošných spojů jsou parametry, jako je teplota, tlak a čas, přísně kontrolovány, aby bylo zajištěno dobré spojení substrátů pevných pružných desek plošných spojů a sníženy změny impedance;
Simulace a ladění:Pomocí simulace a analýzy šíření signálu v pevné flexibilní desce plošných spojů zjistěte problém nesouladu impedance a proveďte odpovídající úpravy a optimalizace.
2. Šířka řádků je důležitým faktorem ovlivňujícím řízení impedance:
U desky rigid-flex je vzdálenost šířky čar jedním z důležitých faktorů ovlivňujících řízení impedance. Šířka vedení (tj. šířka vodiče) a rozteč (tj. vzdálenost mezi sousedními vodiči) určují geometrii proudové cesty, která následně ovlivňuje přenosovou charakteristiku a hodnotu impedance signálu.
Níže je uveden vliv šířky řádků na řízení impedance desky rigid-flex:
Základní impedance:Rozteč linek je rozhodující pro řízení základní impedance (tj. charakteristická impedance mikropáskových vedení, koaxiálních kabelů atd.). Podle teorie přenosového vedení faktory, jako je šířka vedení, rozteč vedení a tloušťka substrátu, společně určují charakteristickou impedanci přenosového vedení. Když se změní rozestup šířky vedení, povede to ke změně charakteristické impedance, čímž se ovlivní efekt přenosu signálu.
Impedanční přizpůsobení:Impedanční přizpůsobení je často vyžadováno v deskách rigid-flex, aby se zajistil nejlepší přenos signálů v celém obvodu. Impedanční přizpůsobení obvykle potřebuje upravit vzdálenost šířky řádků, aby bylo dosaženo. Například u mikropáskového vedení může být charakteristická impedance přenosového vedení přizpůsobena impedanci požadované systémem nastavením šířky vodičů a vzdálenosti mezi sousedními vodiči.
Přeslechy a ztráty:Řádková vzdálenost má také důležitý vliv na kontrolu přeslechů a ztrát. Když je rozestup šířky vedení malý, efekt vazby elektrického pole mezi sousedními dráty se zvýší, což může vést ke zvýšení přeslechů. Navíc menší šířky vodičů a větší vzdálenosti vodičů mají za následek koncentrovanější distribuci proudu, zvyšující se odpor vodičů a ztráty.
3. Tloušťka materiálu je také důležitým faktorem ovlivňujícím kontrolu impedance desky rigid-flex:
Změny tloušťky materiálu přímo ovlivňují charakteristickou impedanci přenosového vedení.
Níže je uveden vliv tloušťky materiálu na řízení impedance desek rigid-flex:
Charakteristická impedance přenosového vedení:Charakteristická impedance přenosového vedení se týká proporcionálního vztahu mezi proudem a napětím na přenosovém vedení při určité frekvenci. U desky rigid-flex bude tloušťka materiálu ovlivňovat hodnotu charakteristické impedance přenosového vedení. Obecně řečeno, když se tloušťka materiálu ztenčí, charakteristická impedance se zvýší; a když tloušťka materiálu zesílí, charakteristická impedance se sníží. Proto je při návrhu rigid-flex desky nutné zvolit vhodnou tloušťku materiálu pro dosažení požadované charakteristické impedance podle požadavků na systém a charakteristiky přenosu signálu.
Poměr line-to-space:Rozdíly v tloušťce materiálu také ovlivní poměr řádků a mezer. Podle teorie přenosového vedení je charakteristická impedance úměrná poměru šířky vedení k prostoru. Při změně tloušťky materiálu je pro zachování stability charakteristické impedance nutné odpovídajícím způsobem upravit poměr šířky čar a řádkování. Když se například zmenší tloušťka materiálu, aby se charakteristická impedance udržela konstantní, je třeba odpovídajícím způsobem zmenšit šířku čáry a odpovídajícím způsobem zmenšit rozestup čar, aby poměr šířky čáry k prostoru zůstal nezměněn.
4. Tolerance galvanizované mědi je také faktorem ovlivňujícím řízení impedance flexibilní tuhé desky:
Galvanicky pokovená měď je běžně používaná vodivá vrstva v deskách rigid-flex a změny její tloušťky a tolerance přímo ovlivní charakteristickou impedanci desky.
Níže je uveden vliv tolerance galvanické mědi na řízení impedance pružných tuhých desek:
Tolerance tloušťky galvanizované mědi:Tloušťka galvanicky pokovené mědi je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících impedanci rigid-flex desky. Pokud je tolerance tloušťky galvanicky pokovené mědi příliš velká, tloušťka vodivé vrstvy na desce se změní, čímž se ovlivní charakteristická impedance desky. Proto je při výrobě pružných tuhých desek nutné přísně kontrolovat toleranci tloušťky galvanicky pokovené mědi, aby byla zajištěna stabilita charakteristické impedance.
Rovnoměrnost galvanického pokovování mědi:Kromě tolerance tloušťky ovlivňuje stejnoměrnost galvanické mědi také řízení impedance desek rigid-flex. Pokud je na desce nerovnoměrné rozložení vrstvy galvanizované mědi, což má za následek různé tloušťky galvanizované mědi na různých místech desky, změní se i charakteristická impedance. Proto je nutné zajistit jednotnost galvanicky pokovené mědi, aby byla zajištěna konzistence charakteristické impedance při výrobě měkkých a tuhých desek.
5. Tolerance leptání je také důležitým faktorem ovlivňujícím kontrolu impedance desek rigid-flex:
Tolerance leptání se týká odchylky tloušťky desky, kterou lze kontrolovat, když se leptání provádí v procesu výroby pružných tuhých desek.
Níže jsou uvedeny účinky tolerancí leptání na řízení impedance desek s pevnou pružností:
Impedanční přizpůsobení desky rigid-flex: Ve výrobním procesu desky rigid-flex se obvykle používá leptání k řízení hodnoty charakteristické impedance. Pomocí leptání lze upravit šířku vodivé vrstvy tak, aby bylo dosaženo hodnoty impedance požadované konstrukcí. Avšak během procesu leptání, protože rychlost leptání leptacího roztoku na destičce může mít určitou toleranci, může docházet k odchylkám v šířce vodivé vrstvy po leptání, což ovlivňuje přesné řízení charakteristické impedance.
Konzistence v charakteristické impedanci:Tolerance leptání mohou také vést k rozdílům v tloušťce vodivé vrstvy v různých oblastech, což má za následek nekonzistentní charakteristickou impedanci. Nekonzistence charakteristické impedance může ovlivnit přenosový výkon signálu, což je zvláště důležité při vysokorychlostní komunikaci nebo vysokofrekvenčních aplikacích.
Řízení impedance je důležitým aspektem návrhu a výroby desek plošných spojů Flex Rigid-Flex.Dosažení přesných a konzistentních hodnot impedance je rozhodující pro spolehlivý přenos signálu a celkový výkon elektronických zařízení.Takže díky tomu, že věnují velkou pozornost výběru substrátu, geometrii stopy, řízené tloušťce dielektrika, tolerancím pokovování mědi a tolerancím leptání, mohou návrháři a výrobci desek plošných spojů úspěšně dodávat robustní, vysoce kvalitní desky s pevnou ohebností, které splňují přísné požadavky průmyslu. 15 let sdílení zkušeností v oboru, doufám, že vám Capel může přinést užitečnou pomoc. Máte-li další otázky týkající se desek plošných spojů, kontaktujte nás přímo, profesionální tým odborníků na desky s plošnými spoji společnosti Capel vám odpoví online.
Čas odeslání: 22. srpna 2023
Zadní
