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福建專(zhuān)業(yè)FPC柔性版生產(chǎn)廠

2019-09-17
福建專(zhuān)業(yè)FPC柔性版生產(chǎn)廠

在高速設(shè)計(jì)中,可控阻抗板和線(xiàn)路的特性阻抗問(wèn)題困擾著許多中國(guó)工程師。本文通過(guò)簡(jiǎn)單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質(zhì)、計(jì)算和測(cè)量方法。在高速設(shè)計(jì)中,可控阻抗板和線(xiàn)路的特性阻抗是最重要和最普遍的問(wèn)題之一。首先了解一下傳輸線(xiàn)的定義:傳輸線(xiàn)由兩個(gè)具有一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體組成,一個(gè)導(dǎo)體用來(lái)發(fā)送信號(hào),另一個(gè)用來(lái)接收信號(hào)(切記“回路”取代“地”的概念)。在一個(gè)多層板中,每一條線(xiàn)路都是傳輸線(xiàn)的組成部分,鄰近的參考平面可作為第二條線(xiàn)路或回路。一條線(xiàn)路成為“性能良好”傳輸線(xiàn)的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個(gè)線(xiàn)路中保持恒定。線(xiàn)路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線(xiàn)路的特性阻抗?jié)M足一個(gè)規(guī)定值,通常在25歐姆和70歐姆之間。在多層線(xiàn)路板中,傳輸線(xiàn)性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線(xiàn)路中保持恒定。但是,究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最簡(jiǎn)單的方法是看信號(hào)在傳輸中碰到了什么。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€(xiàn)移動(dòng)時(shí),這類(lèi)似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線(xiàn)中,如把1伏特的電池連接到傳輸線(xiàn)的前端(它位于發(fā)送線(xiàn)路和回路之間),一旦連接,這個(gè)電壓波信號(hào)沿著該線(xiàn)以光速傳播,它的速度通常約為6英寸/納秒。當(dāng)然,這個(gè)信號(hào)確實(shí)是發(fā)送線(xiàn)路和回路之間的電壓差,它可以從發(fā)送線(xiàn)路的任何一點(diǎn)和回路的相臨點(diǎn)來(lái)衡量。圖2是該電壓信號(hào)的傳輸示意圖。Zen的方法是先“產(chǎn)生信號(hào)”,然后沿著這條傳輸線(xiàn)以6英寸/納秒的速度傳播。第Y個(gè)0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸,這時(shí)發(fā)送線(xiàn)路有多余的正電荷,而回路有多余的負(fù)電荷,正是這兩種電荷差維持著這兩個(gè)導(dǎo)體之間的1伏電壓差,而這兩個(gè)導(dǎo)體又組成了一個(gè)電容器。在下一個(gè)0.01納秒中,又要將一段0.06英寸傳輸線(xiàn)的電壓從0調(diào)整到1伏特,這必須加一些正電荷到發(fā)送線(xiàn)路,而加一些負(fù)電荷到接收線(xiàn)路。每移動(dòng)0.06英寸,必須把更多的正電荷加到發(fā)送線(xiàn)路,而把更多的負(fù)電荷加到回路。每隔0.01納秒,必須對(duì)傳輸線(xiàn)路的另外一段進(jìn)行充電,然后信號(hào)開(kāi)始沿著這一段傳播。電荷來(lái)自傳輸線(xiàn)前端的電池,當(dāng)沿著這條線(xiàn)移動(dòng)時(shí),就給傳輸線(xiàn)的連續(xù)部分充電,因而在發(fā)送線(xiàn)路和回路之間形成了1伏特的電壓差。每前進(jìn)0.01納秒,就從電池中獲得一些電荷(±Q),恒定的時(shí)間間隔(±t)內(nèi)從電池中流出的恒定電量(±Q)就是一種恒定電流。流入回路的負(fù)電流實(shí)際上與流出的正電流相等,而且正好在信號(hào)波的前端,交流電流通過(guò)上、下線(xiàn)路組成的電容,結(jié)束整個(gè)循環(huán)過(guò)程。

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PCB上的任何一條走線(xiàn)在通過(guò)高頻信號(hào)的情況下都會(huì)對(duì)該信號(hào)造成時(shí)延時(shí),蛇形走線(xiàn)的主要作用是補(bǔ)償“同一組相關(guān)”信號(hào)線(xiàn)中延時(shí)較小的部分,這些部分通常是沒(méi)有或比其它信號(hào)少通過(guò)另外的邏輯處理;最典型的就是時(shí)鐘線(xiàn),通常它不需經(jīng)過(guò)任何其它邏輯處理,因而其延時(shí)會(huì)小于其它相關(guān)信號(hào)。高速數(shù)字PCB板的等線(xiàn)長(zhǎng)是為了使各信號(hào)的延遲差保持在一個(gè)范圍內(nèi),保證系統(tǒng)在同一周期內(nèi)讀取的數(shù)據(jù)的有效性(延遲差超過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)會(huì)錯(cuò)讀下一周期的數(shù)據(jù)),一般要求延遲差不超過(guò)1/4時(shí)鐘周期,單位長(zhǎng)度的線(xiàn)延遲差也是固定的,延遲跟線(xiàn)寬,線(xiàn)長(zhǎng),銅厚,板層結(jié)構(gòu)有關(guān),但線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)會(huì)增大分布電容和分布電感,使信號(hào)質(zhì)量,所以時(shí)鐘IC引腳一般都接RC端接,但蛇形走線(xiàn)并非起電感的作用,相反的,電感會(huì)使信號(hào)中的上升元中的高次諧波相移,造成信號(hào)質(zhì)量惡化,所以要求蛇形線(xiàn)間距最少是線(xiàn)寬的兩倍,信號(hào)的上升時(shí)間越小就越易受分布電容和分布電感的影響.因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同具不同的作用,如果蛇形走線(xiàn)在電腦板中出現(xiàn),其主要起到一個(gè)濾波電感的作用,提高電路的抗干擾能力,電腦主機(jī)板中的蛇形走線(xiàn),主要用在一些時(shí)鐘信號(hào)中,如CIClk,AGPClk,它的作用有兩點(diǎn):1、阻抗匹配2、濾波電感。對(duì)一些重要信號(hào),如INTEL HUB架構(gòu)中的HUBLink,一共13根,跑233MHz,要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng),以消除時(shí)滯造成的隱患,繞線(xiàn)是解決辦法。一般來(lái)講,蛇形走線(xiàn)的線(xiàn)距>=2倍的線(xiàn)寬。PCI板上的蛇行線(xiàn)就是為了適應(yīng)PCI33MHzClock的線(xiàn)長(zhǎng)要求。若在一般普通PCB板中,是一個(gè)分布參數(shù)的 LC濾波器,還可作為收音機(jī)天線(xiàn)的電感線(xiàn)圈,短而窄的蛇形走線(xiàn)可做保險(xiǎn)絲等等.

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Via hole導(dǎo)通孔起線(xiàn)路互相連結(jié)導(dǎo)通的作用,電子行業(yè)的發(fā)展,同時(shí)也促進(jìn)PCB的發(fā)展,也對(duì)印制板制作工藝和表面貼裝技術(shù)提出更高要求。Via hole塞孔工藝應(yīng)運(yùn)而生,同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:(一)導(dǎo)通孔內(nèi)有銅即可,阻焊可塞可不塞;(二)導(dǎo)通孔內(nèi)必須有錫鉛,有一定的厚度要求(4微米),不得有阻焊油墨入孔,造成孔內(nèi)藏錫珠;(三)導(dǎo)通孔必須有阻焊油墨塞孔,不透光,不得有錫圈,錫珠以及平整等要求。隨著電子產(chǎn)品向“輕、薄、短、小”方向發(fā)展,PCB也向高密度、高難度發(fā)展,因此出現(xiàn)大量SMT、BGA的PCB,而客戶(hù)在貼裝元器件時(shí)要求塞孔,主要有五個(gè)作用:(一)防止PCB過(guò)波峰焊時(shí)錫從導(dǎo)通孔貫穿元件面造成短路;特別是我們把過(guò)孔放在BGA焊盤(pán)上時(shí),就必須先做塞孔,再鍍金處理,便于BGA的焊接。(二)避免助焊劑殘留在導(dǎo)通孔內(nèi);(三)電子廠表面貼裝以及元件裝配完成后PCB在測(cè)試機(jī)上要吸真空形成負(fù)壓才完成:(四)防止表面錫膏流入孔內(nèi)造成虛焊,影響貼裝;

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1.布局首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí),印制線(xiàn)條長(zhǎng),阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過(guò)小,則散熱不好,且鄰近線(xiàn)條易受干擾。在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位置。最后,根據(jù)電路的功能單元,對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則:(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn),設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。(2)某些元器件或?qū)Ь€(xiàn)之間可能有較高的電位差,應(yīng)加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。(3)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根據(jù)電路的功能單元.對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:(1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。(2)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接。(3)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產(chǎn)。(4)位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。

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【第Y招】多層板布線(xiàn)高頻電路往往集成度較高,布線(xiàn)密度大,采用多層板既是布線(xiàn)所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數(shù)的印制板尺寸,能充分利用中間層來(lái)設(shè)置屏蔽,更好地實(shí)現(xiàn)就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度,同時(shí)還能大幅度地降低信號(hào)的交叉干擾等,所有這些方法都對(duì)高頻電路的可靠性有利。有資料顯示,同種材料時(shí),四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時(shí)也存在一個(gè)問(wèn)題,PCB半層數(shù)越高,制造工藝越復(fù)雜,單位成本也就越高,這就要求我們?cè)谶M(jìn)行PCB Layout時(shí),除了選擇合適的層數(shù)的PCB板,還需要進(jìn)行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線(xiàn)規(guī)則來(lái)完成設(shè)計(jì)?!  镜诙小扛咚匐娮悠骷苣_間的引線(xiàn)彎折越少越好  高頻電路布線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn),需要轉(zhuǎn)折,可用45度折線(xiàn)或者圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強(qiáng)度,而在高頻電路中,滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合?!  镜谌小扛哳l電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好  信號(hào)的輻射強(qiáng)度是和信號(hào)線(xiàn)的走線(xiàn)長(zhǎng)度成正比的,高頻的信號(hào)引線(xiàn)越長(zhǎng),它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對(duì)于諸如信號(hào)的時(shí)鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線(xiàn)、USB線(xiàn)、HDMI線(xiàn)等高頻信號(hào)線(xiàn)都是要求盡可能的走線(xiàn)越短越好?!  镜谒恼小扛哳l電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好  所謂“引線(xiàn)的層間交替越少越好”是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔(Via)越少越好。據(jù)側(cè),一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5pF的分布電容,減少過(guò)孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的可能性。

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福建專(zhuān)業(yè)FPC柔性版尤其在使用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí),攔截大量信息所需要的時(shí)間顯著低于攔截低速數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間。專(zhuān)業(yè)FPC柔性版數(shù)據(jù)雙絞線(xiàn)中的絞合線(xiàn)對(duì)在低頻下可以靠自身的絞合來(lái)抵抗外來(lái)干擾及線(xiàn)對(duì)之間的串音,但在高頻情況下(尤其在頻率超過(guò)250MHz以上時(shí)),僅靠線(xiàn)對(duì)絞合已無(wú)法達(dá)到抗干擾的目的,只有屏蔽才能夠抵抗外界干擾。電纜屏蔽層的作用就像一個(gè)法拉第護(hù)罩,干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入到屏蔽層里,但卻進(jìn)入不到導(dǎo)體中。因此,數(shù)據(jù)傳輸可以無(wú)故障運(yùn)行。由于屏蔽電纜比非屏蔽電纜具有較低的輻射散發(fā),因而防止了網(wǎng)絡(luò)傳輸被攔截。屏蔽網(wǎng)絡(luò)(屏蔽的電纜及元器件)能夠顯著減小進(jìn)入到周?chē)h(huán)境中而可能被攔截的電磁能輻射等級(jí)。不同干擾場(chǎng)的屏蔽選擇干擾場(chǎng)主要有電磁干擾及射頻干擾兩種。電磁干擾(EMI)主要是低頻干擾,馬達(dá)、熒光燈以及電源線(xiàn)是通常的電磁干擾源。射頻干擾(RFI)是指無(wú)線(xiàn)頻率干擾,主要是高頻干擾。無(wú)線(xiàn)電、電視轉(zhuǎn)播、雷達(dá)及其他無(wú)線(xiàn)通訊是通常的射頻干擾源。對(duì)于抵抗電磁干擾,選擇編織屏蔽最為有效,因其具有較低的臨界電阻;對(duì)于射頻干擾,箔層屏蔽最有效,因編織屏蔽依賴(lài)于波長(zhǎng)的變化,它所產(chǎn)生的縫隙使得高頻信號(hào)可自由進(jìn)出導(dǎo)體;而對(duì)于高低頻混合的干擾場(chǎng),則要采用具有寬帶覆蓋功能的箔層加編織網(wǎng)的組合屏蔽方式。通常,網(wǎng)狀屏蔽覆蓋率越高,屏蔽效果就越好。

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