2025-07-14
ในยุคของ 5G, IoT และคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง ความเร็วในการถ่ายทอดข้อมูลกําลังก้าวสู่ระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน มักจะเกิน 10 Gbpsแม้กระทั่งความไม่สอดคล้องเล็ก ๆ ในการออกแบบ PCB ก็สามารถทําลายความสมบูรณ์แบบของสัญญาณได้หลักในการแก้ปัญหานี้คือความอดทนต่ออุปสรรค PCBโดยทั่วไป ± 5% สําหรับการใช้งานความเร็วสูง, ทําให้สัญญาณเคลื่อนไหวโดยไม่ต้องบิดเบือน ทําให้มันเป็นมุมก้อนของอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าเชื่อถือ
การ ป้องกัน PCB คือ อะไร และ ทําไม การ อดทน จึง สําคัญ?
อัตราต่อต้านลักษณะ (Z0) วัดว่ารอย PCB ทนต่อการไหลของสัญญาณไฟฟ้าได้อย่างไร มันขึ้นอยู่กับความกว้างของรอย, ความหนาของทองแดง, คุณสมบัติของวัสดุแบบดิจิเล็คตริก และการสะสมชั้นสําหรับการออกแบบส่วนใหญ่:
a. สะกดรอยแบบเดียวเป้าหมาย 50 ออห์ม
b คู่ความแตกต่าง (ใช้ในอินเตอร์เฟซความเร็วสูง เช่น USB 3.0) มีเป้าหมาย 90 โอม
ความอดทนต่ออัมพาตกําหนดว่า Z0 สามารถแตกต่างจากเป้าหมายนี้ได้มากแค่ไหน ความอดทนที่อ่อนแอ (เช่น ± 10%) สร้างความไม่สอดคล้องระหว่างแหล่งสัญญาณ, เส้นรอย, และตัวรับและความผิดพลาดข้อมูลในทางตรงกันข้าม ความอดทนที่เข้มข้น (± 5% หรือดีกว่า) ทําให้สัญญาณคงที่ แม้แต่ความเร็วหลายกิโลกรัม/วินาที
ปัจจัยสําคัญที่ส่งผลกระทบต่อความอดทนต่ออาการต่อต้าน PCB
การเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ในการออกแบบหรือการผลิตสามารถเปลี่ยนแปลงอาการต่อต้านอย่างรุนแรง นี่คือวิธีที่ตัวแปรสําคัญส่งผลต่อผลงาน:
1ขนาดรอย
ความกว้างและความหนาของร่องรอยเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของอุปสรรค ความกว้าง 0.025 มิลลิเมตรเล็ก ๆ น้อย ๆ สามารถลด Z0 ลดลง 5 หมื่น 6 หมื่น, ในขณะที่ร่องรอยที่แคบกว่าจะเพิ่มขึ้นคู่ความแตกต่างยังต้องการระยะระยะที่แม่นยํา.05 มิลลิเมตร ความแตกต่าง ผ่าตัดเป้าหมายของพวกเขา 90 หมื่น
| การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ | ผลต่อความคัดกรองลักษณะ (Z0) |
|---|---|
| ความกว้างของรอย +0.025mm | Z0 ลดลง 5 หมื่น |
| ความกว้างของรอย -0.025 มิลลิเมตร | Z0 เพิ่มขึ้น 5 หมื่น |
| ระยะห่างคู่ความแตกต่าง +0.1mm | Z0 เพิ่มขึ้นโดย 8 หมื่น 10 หมื่น |
2วัสดุดียิเล็กทริก
คันดันไฟฟ้าหมัด (Dk) ของวัสดุระหว่างรอยและระดับพื้นที่มีอิทธิพลตรงต่อ Z0. วัสดุเช่น FR-4 (Dk ≈ 4.2) และ Rogers RO4350B (Dk ≈ 3.48) มี Dk ที่มั่นคงแต่ความแตกต่างของความหนา (แม้ว่า ± 0.025 มม) สามารถย้ายอัตราต่อต้านได้ถึง 5 หมื่น 8 โอ่ม. การออกแบบความเร็วสูงมักใช้วัสดุที่มี Dk น้อยเพื่อลดการสูญเสียให้น้อยที่สุด, แต่การควบคุมความหนาที่แน่นเป็นสิ่งสําคัญ
3. การผลิต
กระบวนการถัก, การเคลือบ, และกระบวนการผสมผสาน นําเสนอความเสี่ยงความอดทน:
a.การกะทะเกินขั้นจะลดรอยแคบเพิ่ม Z0
b การเคลือบทองแดงไม่เท่ากันทําให้รอยหนาลง ลด Z0
c ความไม่สม่ําเสมอของความดันการละเมิดเปลี่ยนแปลงความหนาของ dielectric ส่งผลให้เกิดการสวิง Z0
ผู้ผลิตบรรเทาปัญหาเหล่านี้ด้วยเครื่องมืออัตโนมัติ (เช่น การเลเซอร์เจาะเพื่อความแม่นยํา ± 0.5 มิลลิกรัม) และการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวด
วิธีการที่ความอดทนต่ออาการขัดขวางที่ไม่ดี ทําลายความสมบูรณ์ของสัญญาณ
ความอดทนที่อ่อนแอทําให้เกิดปัญหาในระบบความเร็วสูง
1การสะท้อนสัญญาณและความผิดพลาดข้อมูล
เมื่อเกิดความไม่เหมาะสมของอัมพานซ์ (ตัวอย่างเช่น เส้นทาง 50 ออห์มเปลี่ยนไปเป็น 60 ออห์ม) สัญญาณจะสะท้อนออกจากความไม่เหมาะสมการสะท้อนเหล่านี้ทําให้เกิดเสียงแหวน และทําให้เครื่องรับยากที่จะแยก 1s จาก 0sในความจํา DDR5 หรือเครื่องรับสัญญาณ 5G, นี้นําไปสู่ความผิดพลาดบิตและการส่งผิดพลาด
2Jitter และ EMI
จิตเตอร์ ช่วงเวลาที่ไม่คาดเดาได้ของสัญญาณจะแย่ลงกับความไม่สอดคล้องของอุปสรรค ในระดับ 25 Gbps แม้แต่ 10ps ของจิตเตอร์ ก็สามารถทําลายข้อมูลได้ นอกจากนี้รอยที่ไม่ตรงกัน ก็เหมือนแอนเทนน์ออกอากาศไฟฟ้าแม่เหล็ก (EMI) ที่รบกวนวงจรใกล้เคียงการทดสอบตามกฎหมาย (เช่น FCC Part 15)
3การบิดเบือนรูปคลื่น
การเกินความเข้มข้น (ความสูงสูงเกินความเข้มข้นเป้าหมาย) และต่ํากว่าความเข้มข้น (ความต่ําต่ํากว่าความเข้มข้นเป้าหมาย) เป็นเรื่องปกติที่มีความอดทนที่ไม่ดี การบิดเบือนเหล่านี้ทําให้ขอบสัญญาณไม่ชัดเจน ทําให้โปรโตคอลความเร็วสูงอย่าง PCIe 60 (64 Gbps) ไม่น่าเชื่อถือ.
วิธีการบรรลุความอดทนต่ออาการต่อต้าน PCB ที่เข้มงวด
ความอดทนที่เข้มข้น (± 5% หรือดีกว่า) ต้องการการร่วมมือระหว่างผู้ออกแบบและผู้ผลิต:
1. การออกแบบแนวปฏิบัติที่ดีที่สุด
ใช้เครื่องมือจําลอง (เช่น Ansys HFSS) เพื่อจําลอง Z0 ในระหว่างการวางแผน, ปรับปรุงความกว้างของรอยและการสะสม
ให้คู่ขีดจําแนกมีความยาวที่ตรงกันและระยะที่เท่าเทียมกัน เพื่อรักษาความสม่ําเสมอ 90 โอฮม
ลดเส้นทางและสตับให้น้อยที่สุด ซึ่งทําให้อิเมพันเดนซ์เปลี่ยนอย่างฉับพลัน
2การควบคุมการผลิต
เลือกผู้ผลิตที่มีการรับรอง IPC-6012 ชั้น 3 รับประกันการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวด
ระบุวัสดุที่มี Dk ต่ําและมั่นคง (เช่น Rogers RO4350B) สําหรับการออกแบบความถี่สูง
รวมคูปองการทดสอบอุปสรรคบนแต่ละแผ่น เพื่อรับรองผลิตหลัง Z0
3การทดสอบอย่างเข้มงวด
| วิธีการทดสอบ | เป้าหมาย | ข้อดี |
|---|---|---|
| วิเคราะห์ระยะเวลา (TDR) | ค้นพบการสับเปลี่ยนอุปสรรคตามร่องรอย | รวดเร็ว (ms ต่อรอย) ระบุสถานที่ที่ไม่ตรงกัน |
| วิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) | การวัด Z0 ในความถี่สูง (สูงสุด 110 GHz) | สําคัญต่อการออกแบบ 5G/RF |
| การตรวจสอบทางแสงอัตโนมัติ (AOI) | ตรวจสอบความกว้าง/ระยะทางของร่องรอย | ตรวจสอบความผิดพลาดในการผลิต |
FAQ
คําถาม: ความอดทนต่ออุปสรรคที่ดีที่สุดสําหรับ PCB ความเร็วสูงคืออะไร?
ตอบ: ± 5% สําหรับการออกแบบความเร็วสูง (เช่น 10 ~ 25 Gbps) วงจร RF / ไมโครเวฟมักต้องการ ± 2%
คําถาม: ผู้ผลิตตรวจสอบอัดอัดได้อย่างไร?
ตอบ: พวกเขาใช้ TDR บนใบทดสอบ (แบบจําลองรอยเล็กๆ) เพื่อวัด Z0 โดยไม่ทําลาย PCB
ถาม: สามารถปรับความอดทนได้หรือไม่ หลังจากการผลิต?
A: ความขัดแย้งจะกําหนดระหว่างการผลิต การออกแบบและการควบคุมกระบวนการเป็นทางออกเดียว
สรุป
ความอดทนต่อความขัดขวาง PCB ที่เข้มข้น ไม่ใช่แค่รายละเอียด แต่เป็นพื้นฐานของการส่งข้อมูลความเร็วสูงที่น่าเชื่อถือและร่วมมือกับผู้ผลิตที่มีฝีมือในโลกที่เชื่อมต่อกันในปัจจุบัน ที่ทุกบิตมีความสําคัญ ความแม่นยําในความอดทนต่ออุปสรรคสร้างความแตกต่างทั้งหมด
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
