עובי נחושת, מבני שכבות ואימפדנס

שלושה דברים קובעים את ההתנהגות החשמלית והתרמית של לוח מעבר לפריסתו: כמה עבה הנחושת, כיצד השכבות מסודרות, וכמה רחוקה כל שכבה משכנותיה. מאמר זה מסביר כל אחד, ומתי אתה צריך לומר למפעל עליהם.

עובי נחושת

עובי נחושת ניתן כמשקל לשטח: אונקיות לרגל מרובעת. אונקיית נחושת אחת פרוסה על רגל מרובעת אחת היא כ-35 מיקרומטר (0.035 mm, או 1.4 mil) עובי. שתי אונקיות הן כ-70 µm.

1. עובי נחושת: אותו מוליך בשלושה משקלים.
2. הלמינט המבודד מתחת לנחושת.
3. הצריבה חותכת לצדדים כמו גם למטה, ולכן נחושת עבה משאירה בסיסי מוליך רחבים יותר ודורשת רווחים רחבים יותר.

שני דברים שקל לפספס:

• שכבות חוץ צוברות נחושת בציפוי. לוח שהוזמן עם נחושת חוץ של "1 oz" מיוצר בדרך כלל מרדיד דק יותר, אחר כך מצופה בנחושת, כי החורים חייבים להיות מצופים. העובי הגמור מצוין אחרת על ידי יצרנים שונים; שאל אם הנתון הוא רדיד ההתחלה או הנחושת הגמורה.
• נחושת עבה יותר דורשת רווחים רחבים יותר ומוליכים רחבים יותר. הצריבה הולכת לצדדים כמו גם למטה, ולכן נחושת כבדה דורשת יותר מקום כדי להיצרב נקי. נחושת כבדה גם משנה כיצד המפעל מגדיר את המוליך והרווח המינימליים. אל תתכנן נחושת 3 oz עם הרווחים שהיית משתמש בהם ל-0.5 oz.

כמה זרם מוליך יכול לשאת

הזרם שמוליך יכול לשאת תלוי ברוחבו, בעובי הנחושת, בעליית הטמפרטורה שאתה מקבל, והאם הוא על שכבת חוץ (מקוררת באוויר) או שכבה פנימית (לא). ההתייחסות התקנית לכך היא IPC-2221, שנותנת עקומות, ובן לווייתה החדש יותר IPC-2152 נחשב מקור טוב יותר. השתמש במחשבון מבוסס עליהם, הוסף מרווח, והתייחס לתוצאות לשכבות פנימיות בזהירות יותר. למוליך שנושא יותר מכמה אמפר, שקול מוליך רחב יותר, שפיכת מצולע, עובי נחושת נוסף, או נחושת מחוזקת הלחמה, לא מוליך דק דחוף לגבולו.

מבני שכבות

מבנה שכבות הוא הרשימה המסודרת של שכבות ומה שוכב ביניהן: נחושת, עובי וסוג דיאלקטרי, נחושת, וכן הלאה. לכל לוח רב-שכבתי יש אחד, והמפעל מחליט על זה שבפועל אלא אם אתה מציין אותו.

1. שתי שכבות: נחושת, ליבה אחת, נחושת.
2. ארבע שכבות: נחושת חוץ, prepreg, נחושת פנים, ליבה, נחושת פנים, prepreg, נחושת חוץ.
3. שש שכבות: שתי ליבות ושלוש שכבות prepreg בין שש שכבות נחושת.
4. Prepreg: בד זכוכית עם שרף מוקשה חלקית, שנמס ומדביק את השכבות כאשר הלוח נלחץ.
5. ליבה: למינט קשיח עם נחושת בשני הצדדים.

שתי שכבות

נחושת בשני הצדדים, ליבה אחת ביניהם. פשוט וזול. טוב לדיגיטלי פשוט, מהירות נמוכה ותכנונים אנלוגיים רבים.

ארבע שכבות

הצעד הנפוץ ביותר למעלה. סידור רגיל:

1. אות (עליון)
2. מישור אדמה
3. מישור הספק (או אדמה שנייה)
4. אות (תחתון)

מישור האדמה המוצק מתחת לאותות העליונים נותן נתיב חזרה לזרם ושומר על שטחי לולאה קטנים, מה שעוזר לרעש ולפליטה כאחד. השכבות הפנימיות הן נחושת 0.5 oz או 1 oz. לוח בעובי כולל 1.6 mm הוא המקרה הרגיל, עם דיאלקטרי חוץ דק (כך שהאותות העליונים יושבים קרוב למישור האדמה) וליבה עבה יותר באמצע.

שש שכבות

סידור נפוץ הוא אות, אדמה, אות, אות, הספק, אות, או אות, אדמה, אות, הספק, אדמה, אות. הרעיון הוא שלכל שכבת אות יש מישור לידה, והמישורים קרובים זה לזה היכן שאפשר. שש שכבות מאפשרות אותות מהירים יותר, פריסה צפופה יותר, והפרדה טובה יותר בין חלקים רועשים ושקטים.

סימטריה

שמור על מבנה השכבות סימטרי סביב המרכז בכמות נחושת ובעובי דיאלקטרי כאחד. לוח לא מאוזן מתקשת או מתפתל כאשר הוא מחומם ב-reflow, ולוח מקושת קשה להרכבה. אם הנחושת למעלה היא ברובה מילוי אדמה והתחתית ריקה, הוסף מילוי לאיזון.

אימפדנס מבוקר

מוליך על לוח מתנהג כקו תמסורת. האימפדנס האופייני שלו, באוהם, תלוי ב:

• רוחב המוליך,
• המרחק למישור הייחוס (עובי הדיאלקטרי),
• הקבוע הדיאלקטרי (Dk) של החומר,
• עובי הנחושת,
• לזוגות דיפרנציאליים, הרווח בין שני המוליכים.

השרטוט מראה את הממדים שאתה יכול לראות. עובי הנחושת והקבוע הדיאלקטרי של החומר נחשבים גם.

1. רוחב מוליך.
2. גובה המבודד בין המוליך למישור הייחוס שלו.
3. רווח בין שני המוליכים של זוג דיפרנציאלי.
4. מישור הייחוס: שכבת נחושת מוצקה מתחת למוליכים. שמור עליה לא שבורה.

כאשר אות נוסע מהר מספיק, אי-התאמה בין אימפדנס המוליך לזה של הדוחף והמקלט גורמת להחזרות. אם זו בעיה תלוי בזמן עלייה ובאורך מוליך, לא רק בתדר השעון.

מתי זה חשוב

אתה צריך אימפדנס מבוקר לממשקים שהתקן שלהם דורש זאת. יעדים טיפוסיים:

• 50 Ω קצה יחיד לאותות רדיו רבים ואותות מהירים בקצה יחיד,
• 90 Ω דיפרנציאלי ל-USB,
• 100 Ω דיפרנציאלי ל-Ethernet ולזוגות LVDS, HDMI וסוג DDR רבים,
• 85 Ω דיפרנציאלי ל-PCIe מצוטט בדרך כלל.

בדוק את היעד בגיליון הנתונים או בתקן לממשק שלך, כי ערכים שונים בין גרסאות ותכנונים.

אינך צריך זאת לאותות איטיים, ל-GPIO טיפוסי, או להספק. בקשה לכך כאשר אינך צריך אותה מוסיפה עלות.

מה המפעל צריך

• מבנה שכבות. סדר שכבות, עוביי נחושת, סוג ועובי דיאלקטרי, ועובי כולל. מהנדסי המפעל עשויים להציע אחד שמתאים לחומריהם.
• אילו מוליכים, על אילו שכבות, עם איזה אימפדנס יעד. לזוגות דיפרנציאליים, אמור אילו מוליכים הם הזוג.
• הסובלנות שאתה מקבל. עשרה אחוזים הם נתון רגיל. הדוק יותר עולה יותר.
• כיצד זה מאומת. מפעלים מציבים קופוני בדיקה על שפת הפאנל ומודדים אותם; הלוח עצמו אינו נמדד. שאל אם אתה מקבל דוח.

רוחב מוליך ורווח מותאמים אז על ידי מהנדס המפעל כדי להגיע ליעד על מבנה השכבות האמיתי, ולכן עליך לקבל שרוחבך המצויר עשוי להשתנות בכמות קטנה.

חישוב

כלי פותר שדה בתוכנת תכנון ומחשבונים מקוונים חינמיים נותנים אומדן ראשון טוב. הנתון של המפעל עצמו ל-Dk ולעובי הוא זה שנחשב, כי הערכים הנומינליים על גיליון נתונים שונים מלוח לחוץ.

עצה מעשית

1. בקש את מבנה השכבות התקני של המפעל למספר השכבות ולעובי לפני הניתוב.
2. נתב מוליכי אימפדנס מבוקר רק על שכבות שמבנה השכבות מתאר.
3. שמור על מישורי ייחוס לא שבורים מתחת לאותות מהירים.
4. אל תערבב עוביי נחושת על שכבה אחת בלי לומר למפעל.
5. ציין מה קריטי בהערה קצרה, לא רק בשרטוט.

כיצד זה מתבטא כשמזמינים כאן

אם אתה מזמין בקרת אימפדנס ללא מבנה שכבות, הבדיקה אומרת זאת: "בקרת אימפדנס דורשת מבנה שכבות" היא אחת מ-25 הבדיקות שלה. הבדיקה אינה יכולה לומר מהקבצים שמוליך צריך אימפדנס מבוקר, או אם מבנה השכבות שלך מתאים לתכנון שלך; אמור אילו מוליכים ואילו יעדים עם ההזמנה. החומרים ומבני השכבות הזמינים נמצאים בדף יכולות הייצור, ומהנדס מאשר את הפרטים עם ההזמנה. לחומרים, קרא חומרי בסיס ל-PCB.