Nell'industria elettronica competitiva di oggi, c'è una crescente necessità di circuiti stampati (PCB) innovativi ed efficienti. Con la crescita del settore, cresce anche la necessità di PCB in grado di resistere a varie condizioni ambientali e soddisfare i requisiti di dispositivi elettronici complessi. È qui che entra in gioco il concetto di PCB rigido-flessibile.
Le tavole rigido-flessibili offrono una combinazione unica di materiali rigidi e flessibili, che le rendono ideali per applicazioni che richiedono durata e flessibilità. Queste schede si trovano comunemente in apparecchiature mediche, sistemi aerospaziali e altre applicazioni ad alta affidabilità.
Il controllo dell’impedenza è un aspetto chiave che influenza notevolmente le prestazioni delle tavole rigido-flessibili. L'impedenza è la resistenza che un circuito fornisce al flusso di corrente alternata (CA). Il corretto controllo dell'impedenza è fondamentale in quanto garantisce una trasmissione affidabile del segnale e riduce al minimo la perdita di potenza.
In questo blog, Capel esplorerà cinque fattori che possono influenzare in modo significativo il controllo dell'impedenza delle tavole rigido-flessibili. Comprendere questi fattori è fondamentale affinché i progettisti e i produttori di PCB possano fornire prodotti di alta qualità che soddisfino le esigenze del mondo odierno guidato dalla tecnologia.
1. Substrati diversi influenzeranno il valore dell'impedenza:
Per il PCB Flex Rigid-Flex, la differenza nel materiale di base ha un impatto sul valore dell'impedenza. Nelle schede rigido-flessibili, il substrato flessibile e il substrato rigido solitamente hanno costanti dielettriche e conduttività diverse, il che causerà problemi di disadattamento di impedenza all'interfaccia tra i due substrati.
Nello specifico, i substrati flessibili hanno una costante dielettrica più elevata e una conduttività elettrica inferiore, mentre i substrati duri hanno una costante dielettrica inferiore e una conduttività elettrica più elevata. Quando il segnale si propaga nel circuito rigido-flessibile, si verificheranno riflessione e trasmissione sull'interfaccia del substrato rigido-flessibile del circuito stampato. Questi fenomeni di riflessione e trasmissione causano una modifica dell'impedenza del segnale, ovvero un disadattamento dell'impedenza.
Per controllare meglio l'impedenza della scheda flex-rigida si possono adottare i seguenti metodi:
Selezione del substrato:scegliere una combinazione di substrati di circuito flessibili rigidi in modo che la loro costante dielettrica e conduttività siano il più vicine possibile per ridurre il problema del disadattamento di impedenza;
Trattamento dell'interfaccia:trattamento speciale per l'interfaccia tra substrati rigidi e flessibili del PCB, come l'utilizzo di uno speciale strato di interfaccia o di una pellicola laminata, per migliorare in una certa misura l'adattamento dell'impedenza;
Controllo della pressione:Nel processo di produzione di circuiti stampati rigidi e flessibili, parametri quali temperatura, pressione e tempo sono rigorosamente controllati per garantire un buon legame dei substrati del circuito rigido flessibile e ridurre le variazioni di impedenza;
Simulazione e debug:Attraverso la simulazione e l'analisi della propagazione del segnale nel circuito stampato rigido e flessibile, scopri il problema del disadattamento di impedenza e apporta le modifiche e le ottimizzazioni corrispondenti.
2. La spaziatura della larghezza della linea è un fattore importante che influenza il controllo dell'impedenza:
Nella scheda rigido-flessibile, la spaziatura della larghezza della linea è uno dei fattori importanti che influenzano il controllo dell'impedenza. La larghezza della linea (cioè la larghezza del filo) e l'interlinea (cioè la distanza tra fili adiacenti) determinano la geometria del percorso della corrente, che a sua volta influenza le caratteristiche di trasmissione e il valore di impedenza del segnale.
Quella che segue è l'influenza della spaziatura della larghezza della linea sul controllo dell'impedenza della scheda rigido-flessibile:
Impedenza fondamentale:L'interlinea è fondamentale per il controllo dell'impedenza fondamentale (ovvero, l'impedenza caratteristica delle linee a microstriscia, dei cavi coassiali, ecc.). Secondo la teoria della linea di trasmissione, fattori come la larghezza della linea, l'interlinea e lo spessore del substrato determinano congiuntamente l'impedenza caratteristica di una linea di trasmissione. Quando la spaziatura della linea cambia, ciò porterà ad un cambiamento nell'impedenza caratteristica, influenzando così l'effetto di trasmissione del segnale.
Corrispondenza di impedenza:L'adattamento dell'impedenza è spesso richiesto nelle schede rigido-flessibili per garantire la migliore trasmissione dei segnali in tutto il circuito. Per ottenere l'adattamento dell'impedenza di solito è necessario regolare la spaziatura della larghezza della linea. Ad esempio, in una linea a microstriscia, l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione può essere adattata all'impedenza richiesta dal sistema regolando la larghezza dei conduttori e la spaziatura tra conduttori adiacenti.
Diafonia e perdita:Anche l'interlinea ha un impatto importante sul controllo della diafonia e della perdita. Quando la spaziatura della larghezza della linea è piccola, l'effetto di accoppiamento del campo elettrico tra i fili adiacenti viene potenziato, il che può portare ad un aumento della diafonia. Inoltre, larghezze dei cavi inferiori e spaziature maggiori determinano una distribuzione della corrente più concentrata, aumentando la resistenza e la perdita del cavo.
3. Anche lo spessore del materiale è un fattore importante che influenza il controllo dell'impedenza della scheda rigido-flessibile:
Le variazioni nello spessore del materiale influenzano direttamente l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione.
Quello che segue è l'effetto dello spessore del materiale sul controllo dell'impedenza delle schede rigido-flessibili:
Impedenza caratteristica della linea di trasmissione:L'impedenza caratteristica di una linea di trasmissione si riferisce alla relazione proporzionale tra la corrente e la tensione sulla linea di trasmissione ad una frequenza specifica. Nella scheda rigido-flessibile lo spessore del materiale influirà sul valore dell'impedenza caratteristica della linea di trasmissione. In generale, quando lo spessore del materiale diventa più sottile, l'impedenza caratteristica aumenterà; e quando lo spessore del materiale diventa più spesso, l'impedenza caratteristica diminuirà. Pertanto, quando si progetta una scheda rigido-flessibile, è necessario selezionare uno spessore del materiale appropriato per ottenere l'impedenza caratteristica richiesta in base ai requisiti del sistema e alle caratteristiche di trasmissione del segnale.
Rapporto linea-spazio:Le variazioni nello spessore del materiale influenzeranno anche il rapporto tra linea e spaziatura. Secondo la teoria della linea di trasmissione, l'impedenza caratteristica è proporzionale al rapporto tra la larghezza della linea e lo spazio. Quando lo spessore del materiale cambia, per mantenere la stabilità dell'impedenza caratteristica, è necessario regolare di conseguenza il rapporto tra larghezza della linea e spaziatura della linea. Ad esempio, quando lo spessore del materiale viene ridotto, per mantenere costante l'impedenza caratteristica, la larghezza della linea deve essere ridotta di conseguenza e l'interlinea deve essere ridotta di conseguenza per mantenere invariato il rapporto tra larghezza della linea e spazio.
4. Anche la tolleranza del rame elettrolitico è un fattore che influenza il controllo dell'impedenza della scheda rigida flessibile:
Il rame elettrolitico è uno strato conduttivo comunemente utilizzato nelle schede rigido-flessibili e le modifiche nel suo spessore e tolleranza influenzeranno direttamente l'impedenza caratteristica della scheda.
Quella che segue è l'influenza della tolleranza del rame galvanico sul controllo dell'impedenza delle schede rigide flessibili:
Tolleranza sullo spessore del rame elettrolitico:Lo spessore del rame elettrolitico è uno dei fattori chiave che influenzano l'impedenza della scheda rigido-flessibile. Se la tolleranza dello spessore del rame elettrolitico è troppo ampia, lo spessore dello strato conduttivo sulla piastra cambierà, influenzando così l'impedenza caratteristica della piastra. Pertanto, quando si producono pannelli rigidi flessibili, è necessario controllare rigorosamente la tolleranza dello spessore del rame elettrolitico per garantire la stabilità dell'impedenza caratteristica.
Uniformità del rame galvanico:Oltre alla tolleranza dello spessore, l'uniformità della placcatura del rame influisce anche sul controllo dell'impedenza delle schede rigido-flessibili. Se c'è una distribuzione non uniforme dello strato di rame elettrolitico sulla scheda, con conseguente spessore diverso del rame elettrolitico su diverse aree della scheda, cambierà anche l'impedenza caratteristica. Pertanto, è necessario garantire l'uniformità del rame elettrolitico per garantire la coerenza dell'impedenza caratteristica durante la produzione di schede morbide e rigide.
5. Anche la tolleranza all'incisione è un fattore importante che influenza il controllo dell'impedenza delle schede rigido-flessibili:
La tolleranza all'incisione si riferisce alla deviazione dello spessore della piastra che può essere controllata quando l'incisione viene eseguita nel processo di produzione di pannelli rigidi flessibili.
Di seguito sono riportati gli effetti delle tolleranze di incisione sul controllo dell'impedenza delle schede rigido-flessibili:
Adattamento dell'impedenza della scheda rigido-flessibile: nel processo di produzione della scheda rigido-flessibile, l'incisione viene solitamente utilizzata per controllare il valore di impedenza caratteristico. Attraverso l'attacco, la larghezza dello strato conduttivo può essere regolata per ottenere il valore di impedenza richiesto dal progetto. Tuttavia, durante il processo di incisione, poiché la velocità di incisione della soluzione di incisione sulla piastra può avere una certa tolleranza, potrebbero verificarsi deviazioni nella larghezza dello strato conduttivo dopo l'incisione, che influiscono sul controllo preciso dell'impedenza caratteristica.
Coerenza nell'impedenza caratteristica:Le tolleranze di incisione possono anche portare a differenze nello spessore dello strato conduttivo in diverse regioni, con conseguente impedenza caratteristica incoerente. L'incoerenza dell'impedenza caratteristica può influenzare le prestazioni di trasmissione del segnale, il che è particolarmente importante nelle comunicazioni ad alta velocità o nelle applicazioni ad alta frequenza.
Il controllo dell'impedenza è un aspetto importante della progettazione e della fabbricazione del PCB Flex Rigid-Flex.Il raggiungimento di valori di impedenza accurati e coerenti è fondamentale per una trasmissione affidabile del segnale e per le prestazioni complessive dei dispositivi elettronici.Pertanto, prestando molta attenzione alla selezione del substrato, alla geometria della traccia, allo spessore dielettrico controllato, alle tolleranze della placcatura in rame e all'incisione, i progettisti e i produttori di PCB possono fornire con successo schede rigido-flessibili robuste e di alta qualità che soddisfano i rigorosi requisiti del settore. 15 anni di condivisione delle esperienze nel settore, spero che Capel possa offrirti un aiuto utile. Per ulteriori domande sui circuiti stampati, consultaci direttamente, il team di esperti di circuiti stampati professionali di Capel ti risponderà online.
Orario di pubblicazione: 22 agosto 2023
Indietro
