Pertimbangan Reka Bentuk Impedans untuk PCB Fleks-Rigid

Seiring dengan perkembangan pesat produk elektronik, pasaran menuntut keperluan yang semakin tinggi terhadap PCB fleksibel-tegar (flex-rigid printed circuit board) dan PCB kawalan impedans, di samping keperluan yang semakin ketat terhadapnya. Isu utama yang dihadapi oleh PCB fleksibel-tegar dengan keperluan impedans terletak pada perbezaan besar antara nilai terukur dan nilai reka bentuk yang boleh mencecah lebih daripada 20Ω, menyebabkan pampasan reka bentuk gagal dan menyukarkan kawalan dalam pembuatan. Artikel ini terutamanya membincangkan cara memenuhi ketepatan kawalan impedans yang ketat dari perspektif reka bentuk PCB dan diharapkan dapat memberi manfaat kepada kakitangan yang berkhidmat dalam industri pembuatan PCB.

Analisis Kawalan Impedans

Elemen utama yang mempengaruhi impedans termasuk pemalar dielektrik, ketebalan medium, lebar jejak dan ketebalan kuprum.

Berdasarkan analisis keratan rentas, apabila data keratan rentas praktikal digunakan dalam modul, perbezaan antara nilai yang dikira dan nilai sebenar yang diukur menggunakan instrumen impedans adalah dalam julat dari 14Ω hingga 33Ω seperti yang diringkaskan dalam jadual berikut.

Berdasarkan perbezaan yang ditunjukkan di atas, perbezaan antara nilai teori dan nilai terukur adalah terlalu besar, mungkin disebabkan oleh sebab-sebab berikut:

Semasa reka bentuk kejuruteraan, akses telah digantikan dengan tidak betul kepada parameter perisian.

Selaras dengan faktor-faktor yang mempengaruhi impedans dan data keratan rentas, mungkin hanya pemalar dielektrik yang membawa kepada capaian yang tidak tepat. Berdasarkan konsep gabungan pemalar dielektrik, dapat diketahui bahawa pemalar dielektrik bagiBahan substrat PCBialah hasil menyeluruh pemalar dielektrik bahan dielektrik dalam bahan substrat, yang boleh dianggarkan dengan jumlah berwajaran pemalar dielektrik resin dalam bahan dielektrik dan pemalar dielektrik bahan penguat. Namun, apabila melibatkan bahan fleksibel, ia terdiri daripada pelekat dan PI (poliimid). Oleh itu, pemalar dielektrik bahan fleksibel ialah pemalar dielektrik menyeluruh bagi kedua-dua pelekat dan PI.

Reka bentuk modul pengukuran adalah tidak betul berkenaan dengan PCB

Semasareka bentuk impedansproses, pengukuran talian impedans biasanya melibatkan reka bentuk talian penghantaran dan satah rujukan dan perlu dipastikan bahawa jarak tertentu dapat dikekalkan antara tepi kuprum satah rujukan dan talian impedans. Berkenaan dengan situasi ini, jaraknya hanya 0.5mm yang mungkin terlalu pendek, sehingga menyebabkan satah rujukan ini diabaikan sepenuhnya.

• Skim Eksperimental

Langkah 1: data kejuruteraan direka bentuk untuk masing-masing mengesahkan:
i. Pengaruh kerajang kuprum penghantaran terhadap impedans apabila ia sama ada ditambah atau tidak ditambah pada modul pengukuran.
ii. Apakah pengaruh jarak antara tepi foil kuprum dan garisan impedans terhadap impedans dalam modul pengukuran. Jarak mendatar antara tepi reka bentuk dan garisan impedans masing-masing ialah 0.5mm dan 4.5mm.
iii. Reka bentuk modul pengukuran menentukan pengaruh satah rujukan grid dan satah rujukan kerajang kuprum terhadap impedans.

Langkah 2: Papan fleksibel difabrikasi dan impedans papan fleksibel diukur.

Langkah 3: Akses keratan rentas digantikan dengan impedans teori bagi pengiraan modul dan ditentukan mengikut pemalar dielektrik menyeluruh bahan dielektrik supaya ralat yang disebabkan oleh akses dapat dihapuskan.

Langkah 4: Kesimpulan boleh dibuat melalui perbandingan data: kaedah capaian parameter dan peraturan reka bentuk modul pengukuran.

• Keputusan Eksperimen

1)Selaras dengan skema eksperimen dengan dan tanpa penambahan kerajang kuprum penghantaran pada modul pengukuran, data pengukuran asal menunjukkan bahawa impedans menyebabkan perbezaan yang sangat kecil antara keadaan dengan penambahan kerajang kuprum penghantaran dan tanpa penambahan. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa tiada pengaruh terhadap impedans sama ada kerajang kuprum penghantaran ditambah atau tidak.

2)Mengikut skema eksperimen yang direka berdasarkan jarak antara tepi kerajang kuprum satah rujukan dan talian impedans, perbezaan impedans adalah sangat kecil sehingga dapat disimpulkan bahawa jarak antara tepi kerajang kuprum satah rujukan dan talian impedans tidak mempunyai sebarang pengaruh terhadap impedans.

3)Mengikut skema eksperimen yang direka berdasarkan grid dan modul foil kuprum yang direka untuk satah rujukan modul pengukuran, dapat disimpulkan bahawa impedans akan dipengaruhi dengan ketara apabila satah rujukan modul pengukuran direka bentuk sebagai foil kuprum dan grid.

4)Selaras dengan skema eksperimen berkenaan dengan lebar jejak yang berbeza, grid dan modul kerajang kuprum dengan saiz yang berbeza, dapat disimpulkan bahawa apabila grid direka bentuk sebagai satah rujukan, ia berkaitan dengan kadar baki kuprum. Semakin tinggi kadar baki kuprum, semakin kecil perbezaan yang akan terhasil berbanding dengan kerajang kuprum. Semakin rendah kadar baki kuprum, semakin tinggi perbezaan yang akan terhasil berbanding dengan kerajang kuprum. Oleh itu, apabila grid digunakan sebagai satah rujukan, kuprum hendaklah disalut pada tempat rujukan yang serasi dengan kedudukan talian impedans.

5)Selaras dengan modul pengukuran reka bentuk praktikal, keratan rentas digantikan kepada modul untuk mendapatkan impedans teori yang kemudiannya dibandingkan dengan impedans pengukuran praktikal. Oleh kerana bahan fleksibel terdiri daripada pelekat dan PI, pemalar dielektrik bahan fleksibel sepatutnya merupakan pemalar dielektrik menyeluruh kedua-dua konstituen atau pemalar dielektrik tunggal diperoleh melalui penggunaan perisian untuk pengiraan impedans. Berdasarkan keputusan eksperimen terdahulu, dapat disimpulkan bahawa pemalar dielektrik PI ialah 2.8 manakala pemalar dielektrik pelekat ialah 3.5. Oleh itu, apabila data digantikan ke dalam perisian untuk pengiraan, ketepatan pemalar dielektrik akan disahkan.

Pertimbangan Pereka PCB Fleks-Rigid terhadap Reka Bentuk Impedans

Pertimbangan#1: Satah rujukan hendaklah merupakan satah rujukan grid dan satah rujukan kerajang kuprum.

Berdasarkan keputusan eksperimen yang disenaraikan di atas, dapat disimpulkan bahawa reka bentuk kejuruteraan berasaskan satah rujukan kerajang kuprum mampu memenuhi keperluan impedans PCB fleksibel-tegar. Apabila satah rujukan grid direka bentuk, semakin besar grid, semakin besar perbezaan yang akan terhasil antara impedans grid bagi kadar baki minimum kuprum dan impedans kerajang kuprum, manakala semakin kecil grid, semakin kecil perbezaan yang akan terhasil antara impedans grid bagi kadar baki maksimum kuprum dan impedans kerajang kuprum.

Kesimpulannya, reka bentuk grid sebagai satah rujukan berkait rapat dengan saiz grid, iaitu kadar baki kuprum. Semakin tinggi kadar baki kuprum, semakin kecil perbezaan antara nilai tersebut dengan impedans kerajang kuprum dan data reka bentuk teori. Semakin rendah kadar baki kuprum, semakin besar perbezaan antara nilai tersebut dengan impedans kerajang kuprum dan data reka bentuk teori. Oleh itu, apabila grid dipilih sebagai satah rujukan, kuprum hendaklah disalut pada satah rujukan yang serasi dengan kedudukan talian impedans yang sepadan.

Pertimbangan#2: Impedans PCB fleksibel-tegar harus direka bentuk bergantung pada penambahan fungsi perisian pengiraan impedans.

Berbanding dengan perisian pengiraan impedans biasa, perisian pengiraan impedans yang mempunyai fungsi tambahan mengandungi fungsi pemerolehan akses bagi setiap lapisan medium dan memberikan ketepatan yang lebih tinggi dari segi pemerolehan akses. Selain itu, ia lebih mudah untuk mensimulasikan keadaan praktikal dan lebih mudah digunakan untuk reka bentuk kejuruteraan.

Pertimbangan#3: Pemalar dielektrik bagi setiap lapisan tunggal diperoleh pada papan fleksibel-tegar.

Ia dapat disahkan berdasarkan ujian skala penuh bahawa pemalar dielektrik PI ialah 2.8 manakala pemalar dielektrik pelekat ialah 3.5, yang boleh digunakan sebagai rujukan untuk pereka papan fleks-rigid. Pengiraan data teori berdasarkan penggunaan perisian pengiraan impedans dengan fungsi tambahan mampu memenuhi keperluan pelanggan PCB fleks-rigid.

PCBCart Boleh Menghasilkan PCB Fleksibel-Kaku dengan Kawalan Impedans yang Ketat.

Ditubuhkan pada tahun 2005, PCBCart telah menyediakan perkhidmatan pembuatan PCB fleksibel-tegar yang dijamin berkualiti sejak itu. Kami boleh menyediakan kawalan impedans yang ketat pada setiap keping papan litar fleksibel-tegar. Jika anda memerlukan sebarang fabrikasi PCB fleksibel-tegar, silahubungi kami di siniuntuk penyelesaian yang praktikal dan menjimatkan kos.

Sumber yang Berguna
•Cara Menganalisis dan Menghalang Impedans Kuasa PCB Berkelajuan Tinggi
•Elemen yang Mempengaruhi Impedans Ciri PCB dan Penyelesaiannya
•PCBCart Menawarkan Perkhidmatan Fabrikasi PCB Fleksibel-Kaku Termaju Bermula dari 1 keping