I dagens konkurrenceprægede elektronikindustri er der et stigende behov for innovative, effektive printkort (PCB'er). Efterhånden som industrien vokser, stiger behovet for PCB'er, der kan modstå forskellige miljøforhold og opfylde kravene til komplekse elektroniske enheder. Det er her, konceptet med flex rigid-flex PCB kommer ind i billedet.
Rigid-flex plader tilbyder en unik kombination af stive og fleksible materialer, hvilket gør dem ideelle til applikationer, der kræver holdbarhed og fleksibilitet. Disse tavler findes almindeligvis i medicinsk udstyr, rumfartssystemer og andre applikationer med høj pålidelighed.
Impedanskontrol er et nøgleaspekt, der i høj grad påvirker ydeevnen af rigid-flex boards. Impedans er den modstand et kredsløb giver til strømmen af vekselstrøm (AC). Korrekt impedanskontrol er kritisk, da det sikrer pålidelig signaltransmission og minimerer strømtab.
I denne blog vil Capel udforske fem faktorer, der kan påvirke impedanskontrollen af rigid-flex boards markant. Forståelse af disse faktorer er afgørende for PCB-designere og -producenter for at levere produkter af høj kvalitet, der opfylder kravene i nutidens teknologidrevne verden.
1. Forskellige substrater vil påvirke impedansværdien:
For Flex Rigid-Flex PCB har forskellen i grundmaterialet en indflydelse på impedansværdien. I rigid-flex boards har det fleksible substrat og det stive substrat sædvanligvis forskellige dielektriske konstanter og ledningsevne, hvilket vil forårsage impedansmismatchproblemer ved grænsefladen mellem de to substrater.
Specifikt har fleksible substrater en højere dielektrisk konstant og lavere elektrisk ledningsevne, mens hårde substrater har en lavere dielektrisk konstant og højere elektrisk ledningsevne. Når signalet forplanter sig i det stive-fleksible printkort, vil der være refleksion og transmission ved grænsefladen af det stive-fleksible pcb-substrat. Disse reflektions- og transmissionsfænomener får signalets impedans til at ændre sig, det vil sige impedansmismatch.
For bedre at kontrollere impedansen af det flex-stive printkort, kan følgende metoder anvendes:
Valg af underlag:vælge en kombination af stive flex-kredsløbssubstrater, således at deres dielektriske konstant og ledningsevne er så tæt som muligt for at reducere problemet med impedansmismatch;
Interface behandling:særlig behandling af grænsefladen mellem PCB stive flex-substrater, såsom brug af et specielt grænsefladelag eller lamineret film, for at forbedre impedanstilpasning til en vis grad;
Trykkontrol:I fremstillingsprocessen af stive fleksible printkort kontrolleres parametre som temperatur, tryk og tid strengt for at sikre god binding af stive fleksible printkortsubstrater og reducere impedansændringer;
Simulering og fejlretning:Gennem simulering og analyse af signaludbredelsen i det stive fleksible printkort, find ud af problemet med impedansmismatch, og foretag tilsvarende justeringer og optimeringer.
2. Linjebreddeafstand er en vigtig faktor, der påvirker impedanskontrol:
I rigid-flex boardet er linjebreddeafstanden en af de vigtige faktorer, der påvirker impedanskontrol. Linjebredden (dvs. ledningens bredde) og linjeafstanden (dvs. afstanden mellem tilstødende ledninger) bestemmer strømvejens geometri, hvilket igen påvirker signalets transmissionskarakteristik og impedansværdi.
Følgende er indflydelsen af linjebreddeafstanden på impedansstyringen af rigid-flex boardet:
Grundlæggende impedans:Linjeafstand er afgørende for at kontrollere den fundamentale impedans (dvs. den karakteristiske impedans for mikrostrip-linjer, koaksialkabler osv.). Ifølge transmissionslinjeteorien bestemmer faktorer som linjebredde, linjeafstand og substrattykkelse i fællesskab den karakteristiske impedans af en transmissionslinje. Når linjebreddeafstanden ændres, vil det føre til en ændring i den karakteristiske impedans og derved påvirke signalets transmissionseffekt.
Impedanstilpasning:Impedanstilpasning er ofte påkrævet i rigid-flex boards for at sikre den bedste transmission af signaler gennem hele kredsløbet. Impedanstilpasning skal normalt justere linjebreddeafstanden for at opnå. For eksempel i en mikrostrip-linje kan den karakteristiske impedans af transmissionslinjen tilpasses til den impedans, der kræves af systemet, ved at justere ledernes bredde og afstanden mellem tilstødende ledere.
Crosstalk og tab:Linjeafstand har også en vigtig indflydelse på kontrollen af krydstale og tab. Når linjebreddeafstanden er lille, forstærkes den elektriske feltkoblingseffekt mellem tilstødende ledninger, hvilket kan føre til en stigning i krydstale. Derudover resulterer mindre ledningsbredder og større ledningsafstande i mere koncentreret strømfordeling, hvilket øger ledningsmodstand og -tab.
3. Tykkelsen af materialet er også en vigtig faktor, der påvirker impedanskontrollen af det stive-flex board:
Variationer i materialetykkelse påvirker direkte transmissionsledningens karakteristiske impedans.
Følgende er effekten af materialetykkelse på impedanskontrollen af stive-flex-plader:
Transmissionslinjekarakteristisk impedans:Den karakteristiske impedans af en transmissionslinje refererer til det proportionale forhold mellem strømmen og spændingen på transmissionslinjen ved en bestemt frekvens. I den stive-flex-plade vil tykkelsen af materialet påvirke værdien af transmissionsledningens karakteristiske impedans. Generelt vil den karakteristiske impedans stige, når materialetykkelsen bliver tyndere; og når materialetykkelsen bliver tykkere, vil den karakteristiske impedans falde. Derfor er det, når man designer et rigid-flex board, nødvendigt at vælge en passende materialetykkelse for at opnå den nødvendige karakteristiske impedans i henhold til systemkrav og signaltransmissionskarakteristika.
Linje-til-rum-forhold:Variationer i materialetykkelse vil også påvirke linje-til-afstandsforholdet. Ifølge transmissionslinjeteorien er den karakteristiske impedans proportional med forholdet mellem linjebredde og rum. Når materialetykkelsen ændres, for at opretholde stabiliteten af den karakteristiske impedans, er det nødvendigt at justere forholdet mellem linjebredde og linjeafstand i overensstemmelse hermed. For eksempel, når materialetykkelsen reduceres, for at holde den karakteristiske impedans konstant, skal linjebredden reduceres tilsvarende, og linjeafstanden skal reduceres tilsvarende for at holde liniebredden til rumforholdet uændret.
4. Tolerancen af galvaniseret kobber er også en faktor, der påvirker impedanskontrollen af det fleksible stive bord:
Elektropletteret kobber er et almindeligt anvendt ledende lag i rigid-flex plader, og ændringer i dets tykkelse og tolerance vil direkte påvirke pladens karakteristiske impedans.
Følgende er indflydelsen af galvanisk kobbertolerance på impedanskontrollen af fleksible stive plader:
Tykkelsestolerance for galvaniseret kobber:Tykkelsen af elektropletteret kobber er en af de vigtigste faktorer, der påvirker impedansen af det stive-flex board. Hvis tykkelsestolerancen af elektropletteret kobber er for stor, vil tykkelsen af det ledende lag på pladen ændre sig og derved påvirke pladens karakteristiske impedans. Derfor, når man fremstiller fleksible stive plader, er det nødvendigt strengt at kontrollere tykkelsestolerancen af galvaniseret kobber for at sikre stabiliteten af karakteristisk impedans.
Ensartethed af galvanisering af kobber:Ud over tykkelsestolerance påvirker ensartetheden af galvanisk kobber også impedanskontrollen af stive-flex-plader. Hvis der er en ujævn fordeling af det elektropletterede kobberlag på pladen, hvilket resulterer i forskellige tykkelser af det galvaniserede kobber på forskellige områder af pladen, vil den karakteristiske impedans også ændre sig. Derfor er det nødvendigt at sikre ensartetheden af galvaniseret kobber for at sikre konsistensen af karakteristisk impedans ved fremstilling af bløde og stive plader.
5. Ætsetolerance er også en vigtig faktor, der påvirker impedanskontrollen af rigid-flex boards:
Ætsetolerance refererer til afvigelsen af pladens tykkelse, der kan kontrolleres, når ætsning udføres i processen med fremstilling af fleksible stive plader.
Følgende er virkningerne af ætsningstolerancer på impedanskontrollen af rigid-flex boards:
Impedanstilpasning af rigid-flex board: I fremstillingsprocessen af rigid-flex board bruges ætsning normalt til at kontrollere den karakteristiske impedansværdi. Gennem ætsning kan bredden af det ledende lag justeres for at opnå den impedansværdi, der kræves af designet. Men under ætsningsprocessen, da ætsehastigheden af ætseopløsningen på pladen kan have en vis tolerance, kan der være afvigelser i bredden af det ledende lag efter ætsning, hvilket påvirker den præcise styring af den karakteristiske impedans.
Konsistens i karakteristisk impedans:Ætsetolerancer kan også føre til forskelle i tykkelsen af det ledende lag i forskellige områder, hvilket resulterer i inkonsekvent karakteristisk impedans. Inkonsistensen af den karakteristiske impedans kan påvirke signalets transmissionsydelse, hvilket er særligt vigtigt i højhastighedskommunikation eller højfrekvente applikationer.
Impedanskontrol er et vigtigt aspekt af Flex Rigid-Flex PCB design og fremstilling.At opnå nøjagtige og ensartede impedansværdier er afgørende for pålidelig signaltransmission og den samlede ydeevne af elektroniske enheder.Så ved at være meget opmærksom på substratvalg, sporgeometri, kontrolleret dielektrisk tykkelse, kobberbelægningstolerancer og ætsetolerancer, kan PCB-designere og -producenter med succes levere robuste højkvalitets rigid-flex-plader, der opfylder industriens strenge krav. 15 år af brancheerfaringsdeling, håber jeg, at Capel kan give dig nyttig hjælp. For flere kredsløbsspørgsmål, kontakt os venligst direkte, Capels professionelle kredsløbsekspertteam vil svare dig online.
Indlægstid: 22. august 2023
Tilbage
