Dans l'industrie électronique compétitive d'aujourd'hui, il existe un besoin croissant de cartes de circuits imprimés (PCB) innovantes et efficaces.À mesure que l'industrie se développe, le besoin de PCB capables de résister à diverses conditions environnementales et de répondre aux exigences des appareils électroniques complexes augmente également.C'est là que le concept de PCB flex-rigide-flex entre en jeu.
Les panneaux rigides et flexibles offrent une combinaison unique de matériaux rigides et flexibles, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant durabilité et flexibilité.Ces cartes sont couramment utilisées dans les équipements médicaux, les systèmes aérospatiaux et d'autres applications à haute fiabilité.
Le contrôle de l'impédance est un aspect clé qui affecte grandement les performances des cartes rigides-flexibles.L'impédance est la résistance qu'un circuit fournit au flux de courant alternatif (AC).Un contrôle approprié de l'impédance est essentiel car il garantit une transmission fiable du signal et minimise la perte de puissance.
Dans ce blog, Capel explorera cinq facteurs qui peuvent affecter de manière significative le contrôle d'impédance des cartes rigides-flexibles.Comprendre ces facteurs est essentiel pour que les concepteurs et les fabricants de circuits imprimés puissent fournir des produits de haute qualité qui répondent aux exigences du monde technologique d'aujourd'hui.
1. Différents substrats affecteront la valeur d'impédance :
Pour les PCB Flex Rigid-Flex, la différence dans le matériau de base a un impact sur la valeur d'impédance.Dans les cartes rigides-flexibles, le substrat flexible et le substrat rigide ont généralement des constantes diélectriques et une conductivité différentes, ce qui entraînera des problèmes de désadaptation d'impédance à l'interface entre les deux substrats.
Plus précisément, les substrats flexibles ont une constante diélectrique plus élevée et une conductivité électrique plus faible, tandis que les substrats durs ont une constante diélectrique plus faible et une conductivité électrique plus élevée.Lorsque le signal se propage dans la carte de circuit imprimé rigide-flexible, il y aura réflexion et transmission à l'interface du substrat de carte PCB rigide-flexible.Ces phénomènes de réflexion et de transmission provoquent une modification de l'impédance du signal, c'est-à-dire une désadaptation d'impédance.
Afin de mieux contrôler l'impédance du circuit imprimé flex-rigide, les méthodes suivantes peuvent être adoptées :
Sélection du substrat :choisir une combinaison de substrats de circuits flexibles et rigides afin que leur constante diélectrique et leur conductivité soient aussi proches que possible afin de réduire le problème de désadaptation d'impédance ;
Traitement des interfaces :un traitement spécial pour l'interface entre les substrats rigides et flexibles des circuits imprimés, tel que l'utilisation d'une couche d'interface spéciale ou d'un film stratifié, pour améliorer l'adaptation d'impédance dans une certaine mesure ;
Commande de pressage :Dans le processus de fabrication de circuits imprimés flexibles et rigides, des paramètres tels que la température, la pression et le temps sont strictement contrôlés pour assurer une bonne liaison des substrats de circuits imprimés rigides et flexibles et réduire les changements d'impédance ;
Simulation et débogage :Grâce à la simulation et à l'analyse de la propagation du signal dans la carte PCB flexible et rigide, découvrez le problème de désadaptation d'impédance et effectuez les ajustements et optimisations correspondants.
2. L'espacement des largeurs de ligne est un facteur important affectant le contrôle de l'impédance :
Dans la carte rigide-flexible, l'espacement des largeurs de ligne est l'un des facteurs importants affectant le contrôle de l'impédance.La largeur de ligne (c'est-à-dire la largeur du fil) et l'espacement des lignes (c'est-à-dire la distance entre les fils adjacents) déterminent la géométrie du trajet du courant, ce qui affecte à son tour les caractéristiques de transmission et la valeur d'impédance du signal.
Voici l'influence de l'espacement des largeurs de lignes sur le contrôle d'impédance de la carte rigide-flexible :
Impédance fondamentale :L'espacement des lignes est essentiel pour contrôler l'impédance fondamentale (c'est-à-dire l'impédance caractéristique des lignes microrubans, des câbles coaxiaux, etc.).Selon la théorie des lignes de transmission, des facteurs tels que la largeur des lignes, l'espacement des lignes et l'épaisseur du substrat déterminent conjointement l'impédance caractéristique d'une ligne de transmission.Lorsque l'espacement de la largeur des lignes change, cela entraîne une modification de l'impédance caractéristique, affectant ainsi l'effet de transmission du signal.
Adaptation d'impédance :L'adaptation d'impédance est souvent requise dans les cartes rigides-flexibles pour garantir la meilleure transmission des signaux dans tout le circuit.L'adaptation d'impédance nécessite généralement d'ajuster l'espacement de la largeur des lignes à atteindre.Par exemple, dans une ligne microruban, l'impédance caractéristique de la ligne de transmission peut être adaptée à l'impédance requise par le système en ajustant la largeur des conducteurs et l'espacement entre les conducteurs adjacents.
Diaphonie et perte :L'espacement des lignes a également un impact important sur le contrôle de la diaphonie et des pertes.Lorsque l'espacement des lignes est faible, l'effet de couplage du champ électrique entre les fils adjacents est amélioré, ce qui peut entraîner une augmentation de la diaphonie.De plus, des largeurs de fil plus petites et des espacements de fils plus grands entraînent une distribution de courant plus concentrée, augmentant ainsi la résistance et la perte des fils.
3. L'épaisseur du matériau est également un facteur important affectant le contrôle de l'impédance de la carte rigide-flexible :
Les variations d'épaisseur du matériau affectent directement l'impédance caractéristique de la ligne de transmission.
Voici l'effet de l'épaisseur du matériau sur le contrôle d'impédance des cartes rigides-flexibles :
Impédance caractéristique de la ligne de transmission :L'impédance caractéristique d'une ligne de transmission fait référence à la relation proportionnelle entre le courant et la tension sur la ligne de transmission à une fréquence spécifique.Dans le panneau rigide-flexible, l'épaisseur du matériau affectera la valeur de l'impédance caractéristique de la ligne de transmission.D'une manière générale, lorsque l'épaisseur du matériau devient plus fine, l'impédance caractéristique augmente ;et lorsque l'épaisseur du matériau devient plus épaisse, l'impédance caractéristique diminue.Par conséquent, lors de la conception d'une carte rigide-flexible, il est nécessaire de sélectionner une épaisseur de matériau appropriée pour obtenir l'impédance caractéristique requise en fonction des exigences du système et des caractéristiques de transmission du signal.
Rapport ligne/espace :Les variations d’épaisseur du matériau affecteront également le rapport ligne/espacement.Selon la théorie des lignes de transmission, l’impédance caractéristique est proportionnelle au rapport entre la largeur de la ligne et l’espace.Lorsque l'épaisseur du matériau change, afin de maintenir la stabilité de l'impédance caractéristique, il est nécessaire d'ajuster le rapport entre la largeur des lignes et l'espacement des lignes en conséquence.Par exemple, lorsque l'épaisseur du matériau est réduite, afin de maintenir l'impédance caractéristique constante, la largeur de ligne doit être réduite en conséquence, et l'espacement des lignes doit être réduit en conséquence pour maintenir le rapport largeur de ligne/espace inchangé.
4. La tolérance du cuivre galvanisé est également un facteur affectant le contrôle d'impédance de la carte rigide flexible :
Le cuivre galvanisé est une couche conductrice couramment utilisée dans les cartes rigides-flexibles, et les changements dans son épaisseur et sa tolérance affecteront directement l'impédance caractéristique de la carte.
Voici l'influence de la tolérance du cuivre par galvanoplastie sur le contrôle d'impédance des cartes rigides flexibles :
Tolérance d'épaisseur de cuivre galvanisé :L'épaisseur du cuivre galvanisé est l'un des facteurs clés affectant l'impédance de la carte rigide-flexible.Si la tolérance d'épaisseur du cuivre galvanisé est trop grande, l'épaisseur de la couche conductrice sur la plaque changera, affectant ainsi l'impédance caractéristique de la plaque.Par conséquent, lors de la fabrication de cartes rigides et flexibles, il est nécessaire de contrôler strictement la tolérance d'épaisseur du cuivre galvanisé pour garantir la stabilité de l'impédance caractéristique.
Uniformité de la galvanoplastie du cuivre :En plus de la tolérance d'épaisseur, l'uniformité de la galvanoplastie du cuivre affecte également le contrôle d'impédance des cartes rigides-flexibles.S'il y a une répartition inégale de la couche de cuivre électrolytique sur la carte, entraînant des épaisseurs différentes de cuivre électrolytique sur différentes zones de la carte, l'impédance caractéristique changera également.Par conséquent, il est nécessaire de garantir l’uniformité du cuivre galvanisé pour garantir la cohérence de l’impédance caractéristique lors de la fabrication de cartes souples et rigides.
5. La tolérance de gravure est également un facteur important affectant le contrôle d'impédance des cartes rigides-flexibles :
La tolérance de gravure fait référence à l'écart de l'épaisseur de la plaque qui peut être contrôlé lorsque la gravure est effectuée dans le processus de fabrication de panneaux rigides flexibles.
Voici les effets des tolérances de gravure sur le contrôle d'impédance des cartes rigides-flexibles :
Adaptation d'impédance des cartes rigides-flexibles : Dans le processus de fabrication des cartes rigides-flexibles, la gravure est généralement utilisée pour contrôler la valeur d'impédance caractéristique.Grâce à la gravure, la largeur de la couche conductrice peut être ajustée pour atteindre la valeur d'impédance requise par la conception.Cependant, pendant le processus de gravure, étant donné que la vitesse de gravure de la solution de gravure sur la plaque peut avoir une certaine tolérance, il peut y avoir des écarts dans la largeur de la couche conductrice après gravure, ce qui affecte le contrôle précis de l'impédance caractéristique.
Cohérence de l'impédance caractéristique :Les tolérances de gravure peuvent également conduire à des différences d’épaisseur de la couche conductrice dans différentes régions, entraînant une impédance caractéristique incohérente.L'incohérence de l'impédance caractéristique peut affecter les performances de transmission du signal, ce qui est particulièrement important dans les applications de communication à haut débit ou à haute fréquence.
Le contrôle de l'impédance est un aspect important de la conception et de la fabrication des PCB Flex Rigid-Flex.L'obtention de valeurs d'impédance précises et cohérentes est essentielle à la transmission fiable du signal et aux performances globales des appareils électroniques.Ainsi, en accordant une attention particulière à la sélection du substrat, à la géométrie des traces, à l'épaisseur diélectrique contrôlée, aux tolérances de placage de cuivre et aux tolérances de gravure, les concepteurs et les fabricants de circuits imprimés peuvent réussir à produire des cartes rigides-flexibles robustes et de haute qualité qui répondent aux exigences strictes de l'industrie. 15 ans de partage d'expériences industrielles, j'espère que Capel pourra vous apporter une aide utile.Pour plus de questions sur les circuits imprimés, veuillez nous consulter directement, l'équipe d'experts professionnels en circuits imprimés de Capel vous répondra en ligne.
Heure de publication : 22 août 2023
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