¿Qué tipo de placa es la placa de control de impedancia?
En un circuito eléctrico (circuito constante distribuido) que introduce el concepto de distancia, la relación de voltaje a corriente o la relación de campo eléctrico a campo magnético se llama "impedancia característica", y la unidad es Ω.
El control de impedancia es el proceso de ajustar los ohmios de una línea específica según lo especificado por el cliente.
Al conectar la entrada y la salida de un circuito eléctrico al siguiente, en principio, es necesario hacer coincidir la impedancia de cada uno. La conexión con un cable coaxial (estructura como una antena de TV) es la más estable, pero la tablero de control de impedancia reproduce esto en una placa de circuito impreso.
Tendencias recientes en el control de impedancia
Nuestro objetivo es entregar lo más rápido posible, incluso para sustratos que admiten altas frecuencias.
En los últimos años, el número de placas de circuito impreso compatibles con altas frecuencias se ha incrementado significativamente. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la pérdida de transmisión, por lo que se utilizan materiales de baja constante dieléctrica para reducir la pérdida de transmisión como contramedida.
En VICTORY PCB, somos expertos en la fabricación de PCB de control de impedancia. Normalmente, se tarda alrededor de un mes en pedir materiales, pero estamos tratando de acortar el tiempo de entrega teniéndolos siempre en stock. Además, es posible encargar otros materiales solicitados por el cliente.
Hay varios métodos de control de impedancia.
La relación de voltaje a corriente y la relación de campo eléctrico a campo magnético se ajustan cambiando los siguientes elementos.
Ancho de línea, interlineado
Es el elemento más modificable. Para una sola línea, aumentar el ancho de línea reducirá el valor de impedancia y disminuir el ancho de línea aumentará el valor de impedancia.
En el caso de líneas diferenciales, aumentar el ancho de línea y disminuir el espacio entre líneas reducirá el valor de impedancia, mientras que disminuir el ancho de línea y aumentar el espacio entre líneas aumentará el valor de impedancia.
Espesor de lámina de cobre
Aumentar el grosor de la lámina de cobre reducirá el valor de la impedancia y disminuir el grosor de la lámina de cobre aumentará el valor de la impedancia.
Distancia entre la línea de señal y la referencia
Para microstripline y stripline, la capa de línea de señal y la capa de referencia están separadas. En otras palabras, la distancia entre capas corresponde a la distancia de referencia.
A medida que aumenta la distancia desde la referencia, aumenta el valor de impedancia y, a medida que disminuye la distancia, disminuye el valor de impedancia.
Permitividad relativa
Es la constante dieléctrica específica del material. Una constante dieléctrica más alta da como resultado un valor de impedancia más bajo, y una constante dieléctrica más baja da como resultado un valor de impedancia más alto.
Espesor de resistir
En el caso de las líneas microstrip, el efecto no es muy bueno, pero una resistencia más gruesa dará como resultado un valor de impedancia más bajo, y una resistencia más delgada dará como resultado un valor de impedancia más alto.
Factores que afectan la impedancia característica en placas de circuito impreso
Existen varios mecanismos y estructuras, pero al crear una placa de circuito impreso, los elementos que afectan la impedancia son fijos. Básicamente, recibimos datos del cliente y recibimos materiales sobre qué Ω quieren controlar para una línea específica. El tablero de control de impedancia es para cambiar los elementos que se describen a continuación y ajustar según la solicitud del cliente.
Ancho de línea, espacio entre líneas
Estos son los elementos más fáciles de cambiar.
Para una sola línea, aumentar el ancho de línea reducirá el valor de impedancia y disminuir el ancho de línea aumentará el valor de impedancia.
Para líneas diferenciales, ampliar el ancho de línea y reducir el espacio entre líneas reducirá el valor de impedancia, mientras que reducir el ancho de línea y aumentar el espacio aumentará el valor de impedancia.
Grosor de la hoja de cobre
Al aumentar el grosor de la lámina de cobre, disminuye el valor de la impedancia, y al disminuir el grosor de la lámina de cobre, aumenta el valor de la impedancia.
Distancia entre la línea de señal y la referencia
Para microstripline y stripline, la capa de línea de señal y la capa de referencia están separadas. En otras palabras, la distancia entre capas corresponde a la distancia de referencia.
A medida que aumenta la distancia desde la referencia, aumenta el valor de impedancia y, a medida que disminuye la distancia, disminuye el valor de impedancia.
En el caso de una placa flexible, la distancia a la referencia es menor que la de una placa rígida normal, por lo que el valor de la impedancia es inevitablemente bajo.
Para satisfacer las necesidades del cliente, se debe reducir el ancho de la línea para aumentar el valor de la impedancia.
Luego, según el caso, el ancho de la línea debe terminarse con unas 50μ, lo que dificulta la fabricación.
En ese caso, podemos aplicar una estructura coplanar donde la referencia está en la misma capa que la línea de señal.
Permitividad relativa
Es la permitividad relativa propia del material. Básicamente, el material lo especifica el cliente, por lo que no hay forma de cambiarlo.
Una constante dieléctrica más alta da como resultado un valor de impedancia más bajo, y una constante dieléctrica más baja da como resultado un valor de impedancia más alto.
resistir el espesor
Para las líneas microstrip, el espesor de la resistencia también afecta el valor de la impedancia. Una resistencia más gruesa dará como resultado un valor de impedancia más bajo, y una resistencia más delgada dará como resultado un valor de impedancia más alto.
Simulación de impedancia
Existe un software que calcula automáticamente el valor de la impedancia al fabricar una placa con esa estructura ingresando los elementos que afectan la impedancia mencionada anteriormente. Por el contrario, al ingresar el valor de impedancia, también puede calcular el ancho de línea y el espacio entre líneas.
Como resultado, la configuración de la capa, el ancho de línea y el espacio entre líneas se pueden determinar antes de crear la placa, por lo que las posibilidades de que el valor de impedancia se desvíe del valor de impedancia esperado después de hacer la placa se han reducido considerablemente.
Medida de impedancia
Dependiendo del cliente, tenemos que medir la impedancia y garantizar el valor numérico.
Debido a la forma de la sonda del instrumento de medición, no es posible medir directamente las líneas dentro del tablero. . Primero, mida la placa estándar de 50 Ω y realice ajustes finos. Después del ajuste, medir un cupón de prueba y compararlo con 50 Ω proporciona un valor de impedancia preciso.
Técnicas de simulación de impedancia
Los valores de impedancia más comunes son 45Ω, 50Ω y 75Ω para simple y 90Ω, 100Ω y 120Ω para diferencial.
Además de lo anterior, se describen notas sobre el control de impedancia de la placa de circuito impreso. Si se requieren mediciones de impedancia, se requieren cupones de prueba.
El tamaño estándar del cupón de prueba es de 10 mm x 75 mm, por lo que debemos colocar cupones de prueba para la cantidad de tipos de especificaciones que requieren control de impedancia. Por lo tanto, es necesario pensar en la imposición con cierto margen de maniobra.
En el caso de frecuencias altas, la explicación hasta ahora básicamente asume que no hay pérdida.
Estrictamente hablando, la pérdida de transmisión debe ser considerada en el caso del control de impedancia (aunque esto está bien en la mayoría de los casos).
Cuanto mayor sea la frecuencia del circuito, mayor será la pérdida de transmisión, que puede diferir del valor de impedancia objetivo.
Desafortunadamente, el software que tenemos actualmente no puede manejar simulaciones que tengan en cuenta la pérdida de transmisión.
Tecnología de fabricación
La clasificación de las placas de circuito impreso tiene en cuenta la tecnología de su fabricación. Se utilizan tres métodos principales:
· sustractivo: para obtener un patrón conductor, las secciones innecesarias de la capa conductora (lámina) en la superficie de la base se eliminan mediante grabado;
· aditivo: el material conductor se deposita selectivamente sobre una base sin láminas;
· semiaditivo: se aplica preliminarmente una capa delgada de recubrimiento a la base, que luego se elimina de los espacios.
Los métodos aditivos según el principio de crear un recubrimiento conductor se dividen en químicos y químico-galvánicos.
Los PCB también difieren en el método de aplicación del patrón de cableado impreso:
· mallagrafía;
· impresión de fotografías (negativo o positivo);
· impresión offset.
También se tienen en cuenta otras sutilezas del proceso tecnológico de fabricación de placas de circuito impreso.
Si un cliente pregunta sobre la simulación de pérdida de transmisión, no podemos responder internamente. Sin embargo, si no es frecuente, puede solicitar a Polar Instruments que realice S-mulation.
En ese caso, se requiere información sobre la tangente de pérdida dieléctrica del material, la longitud de la línea de control y la frecuencia del circuito de CA como factores influyentes.
