В современной конкурентной электронной промышленности растет потребность в инновационных и эффективных печатных платах (PCB). По мере роста отрасли растет и потребность в печатных платах, которые могут выдерживать различные условия окружающей среды и отвечать требованиям сложных электронных устройств. Именно здесь в игру вступает концепция гибкой, жесткой и гибкой печатной платы.
Жестко-гибкие плиты представляют собой уникальное сочетание жестких и гибких материалов, что делает их идеальными для применений, требующих долговечности и гибкости. Эти платы обычно используются в медицинском оборудовании, аэрокосмических системах и других приложениях с высокой надежностью.
Контроль импеданса является ключевым аспектом, который сильно влияет на производительность жестко-гибких плат. Импеданс — это сопротивление, которое цепь оказывает протеканию переменного тока (AC). Правильный контроль импеданса имеет решающее значение, поскольку он обеспечивает надежную передачу сигнала и минимизирует потери мощности.
В этом блоге Кэпел рассмотрит пять факторов, которые могут существенно повлиять на управление импедансом жестко-гибких плат. Понимание этих факторов имеет решающее значение для разработчиков и производителей печатных плат, позволяющих создавать высококачественную продукцию, отвечающую требованиям современного технологического мира.
1. Различные подложки будут влиять на значение импеданса:
Для печатной платы Flex Rigid-Flex разница в основном материале влияет на значение импеданса. В жестко-гибких платах гибкая и жесткая подложки обычно имеют разные диэлектрические проницаемости и проводимость, что приводит к проблемам несогласования импедансов на границе раздела между двумя подложками.
В частности, гибкие подложки имеют более высокую диэлектрическую проницаемость и более низкую электропроводность, тогда как твердые подложки имеют более низкую диэлектрическую проницаемость и более высокую электропроводность. Когда сигнал распространяется по жестко-гибкой плате, на границе раздела жестко-гибкой печатной платы происходит отражение и передача. Эти явления отражения и передачи вызывают изменение импеданса сигнала, то есть рассогласование импедансов.
Чтобы лучше контролировать импеданс гибко-жесткой печатной платы, можно использовать следующие методы:
Выбор субстрата:выбрать комбинацию жестких гибких подложек схем так, чтобы их диэлектрическая проницаемость и проводимость были как можно ближе, чтобы уменьшить проблему несоответствия импедансов;
Обработка интерфейса:специальная обработка интерфейса между жесткими и гибкими подложками печатных плат, например, использование специального интерфейсного слоя или ламинированной пленки, чтобы в определенной степени улучшить согласование импедансов;
Нажатие управления:В процессе производства жестких гибких печатных плат такие параметры, как температура, давление и время, строго контролируются, чтобы обеспечить хорошее соединение подложек жестких гибких печатных плат и уменьшить изменения импеданса;
Моделирование и отладка:Посредством моделирования и анализа распространения сигнала в жесткой гибкой печатной плате выясните проблему несоответствия импедансов и внесите соответствующие корректировки и оптимизации.
2. Расстояние между линиями является важным фактором, влияющим на контроль импеданса:
В жестко-гибких платах ширина линий является одним из важных факторов, влияющих на управление импедансом. Ширина линии (т.е. ширина провода) и расстояние между линиями (т.е. расстояние между соседними проводами) определяют геометрию пути тока, что, в свою очередь, влияет на характеристики передачи и значение импеданса сигнала.
Ниже показано влияние ширины линии на управление импедансом жестко-гибкой платы:
Фундаментальный импеданс:Расстояние между линиями имеет решающее значение для контроля основного импеданса (т. е. характеристического импеданса микрополосковых линий, коаксиальных кабелей и т. д.). Согласно теории линий передачи, такие факторы, как ширина линии, расстояние между линиями и толщина подложки, совместно определяют характеристический импеданс линии передачи. Изменение ширины линии приведет к изменению характеристического сопротивления, тем самым влияя на эффект передачи сигнала.
Согласование импеданса:Согласование импеданса часто требуется в жестко-гибких платах, чтобы обеспечить наилучшую передачу сигналов по всей схеме. Для достижения согласования импеданса обычно необходимо отрегулировать расстояние между шириной линий. Например, в микрополосковой линии характеристическое сопротивление линии передачи можно согласовать с импедансом, необходимым для системы, путем регулировки ширины проводников и расстояния между соседними проводниками.
Перекрестные помехи и потери:Межстрочный интервал также оказывает важное влияние на контроль перекрестных помех и потерь. Когда расстояние между линиями небольшое, эффект связи электрических полей между соседними проводами усиливается, что может привести к увеличению перекрестных помех. Кроме того, меньшая ширина проводов и большие расстояния между ними приводят к более концентрированному распределению тока, увеличивая сопротивление и потери проводов.
3. Толщина материала также является важным фактором, влияющим на контроль импеданса жестко-гибкой платы:
Изменения толщины материала напрямую влияют на волновое сопротивление линии передачи.
Ниже показано влияние толщины материала на контроль импеданса жестко-гибких плат:
Характеристическое сопротивление линии передачи:Характеристический импеданс линии передачи представляет собой пропорциональное соотношение между током и напряжением на линии передачи на определенной частоте. В жестко-гибкой плате толщина материала будет влиять на значение характеристического сопротивления линии передачи. Вообще говоря, когда толщина материала становится тоньше, характеристическое сопротивление увеличивается; а когда толщина материала становится больше, характеристическое сопротивление уменьшается. Поэтому при проектировании жестко-гибкой платы необходимо выбрать подходящую толщину материала для достижения необходимого волнового сопротивления в соответствии с системными требованиями и характеристиками передачи сигнала.
Соотношение линия-пространство:Различия в толщине материала также влияют на соотношение линии и расстояния. Согласно теории линии передачи, характеристическое сопротивление пропорционально отношению ширины линии к пространству. При изменении толщины материала для поддержания стабильности характеристического сопротивления необходимо соответствующим образом отрегулировать соотношение ширины линии и межстрочного расстояния. Например, когда толщина материала уменьшается, чтобы сохранить постоянным характеристический импеданс, необходимо соответственно уменьшить ширину линии, а расстояние между линиями должно быть соответственно уменьшено, чтобы сохранить неизменным соотношение ширины линии к пространству.
4. Допуск гальванической меди также является фактором, влияющим на контроль импеданса гибкой жесткой платы:
Гальванизированная медь является широко используемым проводящим слоем в жестко-гибких платах, и изменения ее толщины и допусков напрямую влияют на характеристическое сопротивление платы.
Ниже приводится влияние допусков гальванической меди на контроль импеданса гибких жестких плат:
Допуск на толщину гальванической меди:Толщина гальванизированной меди является одним из ключевых факторов, влияющих на импеданс жестко-гибкой платы. Если допуск по толщине гальванизированной меди слишком велик, толщина проводящего слоя на пластине изменится, что повлияет на волновое сопротивление пластины. Поэтому при изготовлении гибких жестких плат необходимо строго контролировать допуск по толщине гальванической меди, чтобы обеспечить стабильность характеристического сопротивления.
Однородность гальванической меди:Помимо допуска по толщине, однородность гальванического покрытия меди также влияет на контроль импеданса жестко-гибких плат. Если гальванический слой меди на плате распределен неравномерно, что приводит к разной толщине гальванической меди на разных участках платы, характеристическое сопротивление также изменится. Поэтому необходимо обеспечить однородность гальванической меди для обеспечения постоянства характеристического сопротивления при изготовлении мягких и жестких плат.
5. Допуск на травление также является важным фактором, влияющим на контроль импеданса жестко-гибких плат:
Допуском травления называют отклонение толщины пластины, которое можно контролировать при проведении травления в процессе изготовления гибких жестких плат.
Ниже приводится влияние допусков травления на контроль импеданса жестко-гибких плат:
Согласование импеданса жестко-гибкой платы. В процессе производства жестко-гибкой платы обычно используется травление для контроля значения характеристического импеданса. Путем травления ширину проводящего слоя можно регулировать для достижения значения импеданса, требуемого конструкцией. Однако в процессе травления, поскольку скорость травления травильного раствора на пластине может иметь определенный допуск, могут возникать отклонения в ширине проводящего слоя после травления, что влияет на точный контроль характеристического сопротивления.
Постоянство характеристического сопротивления:Допуски травления также могут привести к различиям в толщине проводящего слоя в разных областях, что приводит к нестабильному характеристическому импедансу. Несоответствие характеристического импеданса может повлиять на качество передачи сигнала, что особенно важно при высокоскоростной связи или высокочастотных приложениях.
Контроль импеданса является важным аспектом проектирования и изготовления печатных плат Flex Rigid-Flex.Достижение точных и стабильных значений импеданса имеет решающее значение для надежной передачи сигнала и общей производительности электронных устройств.Таким образом, уделяя пристальное внимание выбору подложки, геометрии дорожек, контролируемой толщине диэлектрика, допускам медного покрытия и допускам травления, разработчики и производители печатных плат могут успешно создавать надежные, высококачественные жестко-гибкие платы, отвечающие самым строгим требованиям отрасли. 15 лет обмена отраслевым опытом, я надеюсь, что Capel сможет оказать вам полезную помощь. Если у вас есть дополнительные вопросы о печатных платах, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую, профессиональная команда экспертов по печатным платам Capel ответит вам онлайн.
Время публикации: 22 августа 2023 г.
Назад
