Оптимизиране на контрола на импеданса във Flex Rigid-Flex PCB: Пет решаващи фактора

В днешната конкурентна електронна индустрия има нарастваща нужда от иновативни, ефективни печатни платки (PCB).С разрастването на индустрията нараства и нуждата от печатни платки, които могат да издържат на различни условия на околната среда и да отговарят на изискванията на сложни електронни устройства.Това е мястото, където концепцията за flex rigid-flex PCB влиза в действие.

Твърдо-гъвкавите плоскости предлагат уникална комбинация от твърди и гъвкави материали, което ги прави идеални за приложения, които изискват издръжливост и гъвкавост.Тези платки обикновено се намират в медицинско оборудване, аерокосмически системи и други приложения с висока надеждност.

Контролът на импеданса е ключов аспект, който значително влияе върху производителността на твърдите гъвкави платки.Импедансът е съпротивлението, което веригата осигурява на потока от променлив ток (AC).Правилният контрол на импеданса е от решаващо значение, тъй като осигурява надеждно предаване на сигнала и минимизира загубата на мощност.

В този блог Capel ще проучи пет фактора, които могат значително да повлияят на контрола на импеданса на платки с твърда гъвкавост.Разбирането на тези фактори е от решаващо значение за дизайнерите и производителите на печатни платки, за да доставят висококачествени продукти, които отговарят на изискванията на днешния технологичен свят.

1. Различните субстрати ще повлияят на стойността на импеданса:

За Flex Rigid-Flex PCB разликата в основния материал оказва влияние върху стойността на импеданса.В твърдите и гъвкави платки гъвкавият субстрат и твърдият субстрат обикновено имат различни диелектрични константи и проводимост, което ще причини проблеми с несъответствието на импеданса на интерфейса между двата субстрата.

По-конкретно, гъвкавите субстрати имат по-висока диелектрична константа и по-ниска електрическа проводимост, докато твърдите субстрати имат по-ниска диелектрична константа и по-висока електрическа проводимост.Когато сигналът се разпространява в твърдо-гъвкавата печатна платка, ще има отражение и предаване на интерфейса на твърдо-гъвкавата печатна платка.Тези явления на отражение и предаване причиняват промяна на импеданса на сигнала, тоест несъответствие на импеданса.

За да се контролира по-добре импедансът на гъвкавата твърда печатна платка, могат да бъдат приети следните методи:

Избор на субстрат:изберете комбинация от твърди субстрати на гъвкави вериги, така че тяхната диелектрична константа и проводимост да са възможно най-близки, за да се намали проблемът с несъответствието на импеданса;

Обработка на интерфейса:специално третиране на интерфейса между твърди гъвкави субстрати на печатни платки, като например използване на специален интерфейсен слой или ламиниран филм, за подобряване на съвпадението на импеданса до известна степен;

Натискане на управление:В производствения процес на твърди гъвкави печатни платки, параметри като температура, налягане и време се контролират стриктно, за да се осигури добро свързване на твърдите гъвкави платки и да се намалят промените в импеданса;

Симулация и отстраняване на грешки:Чрез симулация и анализ на разпространението на сигнала в твърдата гъвкава печатна платка открийте проблема с несъответствието на импеданса и направете съответните корекции и оптимизации.

2. Разстоянието между линиите е важен фактор, влияещ върху контрола на импеданса:

В твърдо-гъвкавата платка разстоянието между линиите е един от важните фактори, влияещи върху контрола на импеданса.Ширината на линията (т.е. широчината на проводника) и разстоянието между линиите (т.е. разстоянието между съседните проводници) определят геометрията на пътя на тока, което от своя страна влияе върху характеристиките на предаване и стойността на импеданса на сигнала.

Следното е влиянието на разстоянието между линиите върху контрола на импеданса на твърдо-гъвкавата платка:

Основен импеданс:Разстоянието между линиите е критично за контролиране на основния импеданс (т.е. характеристичния импеданс на микролентови линии, коаксиални кабели и т.н.).Според теорията на преносната линия фактори като ширина на линията, разстояние между линиите и дебелина на субстрата определят съвместно характеристичния импеданс на преносната линия.Когато разстоянието между линиите се промени, това ще доведе до промяна в характеристичния импеданс, като по този начин ще се отрази на предавателния ефект на сигнала.

Съвпадение на импеданса:Съвпадението на импеданса често се изисква в платки с твърда гъвкавост, за да се осигури най-доброто предаване на сигнали в цялата верига.Съвпадението на импеданса обикновено трябва да регулира ширината на линията, за да се постигне.Например, в микролентова линия, характеристичният импеданс на предавателната линия може да бъде съгласуван с импеданса, изискван от системата, чрез регулиране на ширината на проводниците и разстоянието между съседните проводници.

Слушане и загуба:Разстоянието между редовете също има важно влияние върху контрола на пресичането и загубата.Когато ширината на линията е малка, ефектът на свързване на електрическото поле между съседните проводници се засилва, което може да доведе до увеличаване на кръстосаните смущения.В допълнение, по-малките ширини на проводниците и по-големите разстояния на проводниците водят до по-концентрирано разпределение на тока, увеличавайки съпротивлението и загубите на проводниците.

3. Дебелината на материала също е важен фактор, влияещ върху контрола на импеданса на твърдо-гъвкавата платка:

Вариациите в дебелината на материала пряко влияят върху характеристичния импеданс на предавателната линия.

Следва ефектът от дебелината на материала върху контрола на импеданса на твърди-гъвкави плоскости:

Характеристичен импеданс на предавателната линия:Характерният импеданс на преносна линия се отнася до пропорционалната връзка между тока и напрежението на преносната линия при определена честота.В платката с твърда гъвкавост дебелината на материала ще повлияе на стойността на характеристичния импеданс на предавателната линия.Най-общо казано, когато дебелината на материала стане по-тънка, характеристичният импеданс ще се увеличи;и когато дебелината на материала стане по-дебела, характеристичният импеданс ще намалее.Следователно, когато се проектира твърдо-гъвкава платка, е необходимо да се избере подходяща дебелина на материала, за да се постигне необходимия характерен импеданс в съответствие със системните изисквания и характеристиките на предаване на сигнала.

Съотношение ред към пространство:Вариациите в дебелината на материала също ще повлияят на съотношението ред към разстояние.Според теорията на предавателната линия, характеристичният импеданс е пропорционален на съотношението на ширината на линията към пространството.Когато дебелината на материала се промени, за да се поддържа стабилността на характеристичния импеданс, е необходимо съответно да се регулира съотношението между ширината на линията и разстоянието между линиите.Например, когато дебелината на материала се намали, за да се запази характеристичният импеданс постоянен, ширината на линията трябва да бъде съответно намалена, а разстоянието между линиите трябва да бъде съответно намалено, за да се запази съотношението между ширината на линията и пространството непроменено.

4. Толерантността на галванизираната мед също е фактор, влияещ върху контрола на импеданса на гъвкавата твърда платка:

Галванизираната мед е често използван проводящ слой в платки с твърда гъвкавост и промените в нейната дебелина и толеранс ще повлияят пряко на характеристичния импеданс на платката.

Следното е влиянието на толерантността на галванопластиката към медта върху контрола на импеданса на гъвкави твърди платки:

Толеранс на дебелината на галванизирана мед:Дебелината на галванизираната мед е един от ключовите фактори, влияещи върху импеданса на твърдо-гъвкавата платка.Ако толерансът на дебелината на галванизираната мед е твърде голям, дебелината на проводимия слой върху плочата ще се промени, като по този начин ще се отрази на характеристичния импеданс на плочата.Следователно, когато се произвеждат гъвкави твърди плоскости, е необходимо стриктно да се контролира толерансът на дебелината на галванизираната мед, за да се гарантира стабилността на характеристичния импеданс.

Еднородност на галванопластика на мед:В допълнение към толеранса на дебелината, еднородността на галванопластиката на медта също влияе върху контрола на импеданса на твърдите гъвкави платки.Ако има неравномерно разпределение на слоя галванизирана мед върху платката, което води до различни дебелини на галванизираната мед върху различни области на платката, характеристичният импеданс също ще се промени.Поради това е необходимо да се осигури еднаквост на галванизираната мед, за да се гарантира постоянството на характеристичния импеданс при производството на меки и твърди плоскости.

5. Толерантността към ецване също е важен фактор, влияещ върху контрола на импеданса на твърди-гъвкави платки:

Толерансът на ецване се отнася до отклонението на дебелината на плочата, което може да се контролира, когато ецването се извършва в процеса на производство на гъвкави твърди плоскости.

По-долу са ефектите от допустимите отклонения при ецване върху контрола на импеданса на твърди-гъвкави платки:

Съвпадение на импеданса на твърда гъвкава платка: В производствения процес на твърда гъвкава платка обикновено се използва ецване за контролиране на характеристичната стойност на импеданса.Чрез ецване ширината на проводимия слой може да се регулира, за да се постигне стойността на импеданса, изисквана от дизайна.Въпреки това, по време на процеса на ецване, тъй като скоростта на ецване на разтвора за ецване върху плочата може да има определен толеранс, може да има отклонения в ширината на проводящия слой след ецване, което влияе върху прецизния контрол на характеристичния импеданс.

Съгласуваност на характеристичния импеданс:Допустимите отклонения при ецване могат също да доведат до разлики в дебелината на проводящия слой в различни области, което води до непоследователен характерен импеданс.Несъответствието на характеристичния импеданс може да повлияе на производителността на предаване на сигнала, което е особено важно при високоскоростна комуникация или високочестотни приложения.
Контролът на импеданса е важен аспект от проектирането и производството на печатни платки Flex Rigid-Flex.Постигането на точни и последователни стойности на импеданса е от решаващо значение за надеждното предаване на сигнала и цялостната работа на електронните устройства.Така че, обръщайки голямо внимание на избора на субстрат, геометрията на следите, контролираната дебелина на диелектрика, допуските за медно покритие и допуските за ецване, дизайнерите и производителите на печатни платки могат успешно да доставят здрави, висококачествени твърди и гъвкави платки, които отговарят на строгите изисквания на индустрията. 15 години за споделяне на опит в индустрията, надявам се, че Капел може да ви предостави полезна помощ.За повече въпроси относно платки, моля, консултирайте се директно с нас, професионалният експертен екип на Capel за платки ще ви отговори онлайн.