PCB기술 - PCB 특성 임피던스 제어 기술

1. 신호 전송 라인의 정의

(1) 전자파의 원리에 따르면 파장(λ)이 짧을수록 주파수(f)가 높아집니다. 둘의 곱은 빛의 속도입니다. 즉, C = λ입니다. F = 3 × 1010cm / 초

(2) 어떤 부품이더라도 높은 신호 전송 주파수를 가지더라도 원래의 높은 전송 주파수는 감소하거나 PCB 와이어를 통해 전송된 후 시간이 지연됩니다.

따라서 와이어 길이는 짧을수록 좋습니다.

(3) PCB 보드 배선 밀도를 높이거나 배선 크기를 줄이는 것이 유리합니다. 그러나 성분 주파수의 가속이나 펄스 주기의 단축에 따라 와이어 길이는 신호 파장(속도)의 특정 범위에 가까워집니다. 이때 부품이 PCB 와이어로 전송되면 명백한 "왜곡"이 나타납니다.

(4) ipc-2141의 3.4.4는 신호가 전선으로 전송될 때 전선의 길이가 신호 파장의 1/7에 가까우면 전선을 신호 전송 선로로 간주한다고 지적한다.

(5) 예:

부품의 신호 전송 주파수(f)가 10MHz이고 PCB 상의 배선 길이가 50cm인 경우 특성 임피던스 제어를 고려해야 합니까?

솔루션: C = λ. F = 3 × 1010cm / 초

λ=C/f=(3 ×1010 cm/s)/(1 ×107 /s)=3000cm

와이어 길이 / 신호 주파수 파장 = 50 / 3000 = 1 / 60

1/60 "1/7"이기 때문에 이 도체는 공통 도체이므로 특성 임피던스를 고려할 필요가 없습니다.

전자기파 이론에서 Maxwell 공식은 매체에서 사인파 신호의 전파 속도 대 빛의 속도 C에 정비례하지만 전송 매체의 유전 상수에 반비례한다는 것을 알려줍니다.

VS ＝C/√εr

ε r = 1일 때, 신호 전송은 빛의 전파 속도, 즉 3 × 1010 cm / s에 도달합니다.

2. 전송률 및 유전율

30MHz에서 서로 다른 플레이트의 신호 전송 속도

유전체 TG(℃)의 유전율 신호(M/μs)의 전송 속도

진공 / 1.0 300.00

PTFE / 2.202.26

열경화성 폴리프로필렌 에테르 210 2.5189.74

시아네이트 에스테르 수지 225 3.0 173.21

폴리테트라플루오로에틸렌 수지 + E 유리 천 / 2.6186.25

시아네이트 에스테르 수지 + 유리 천 225 3.7155.96

폴리이미드 + 유리 천 230 4.5141.42

석영 / 3.9 151.98

에폭시 수지 유리 천 130 ± 54.7138.38

알루미늄 / 9.0 100.00

위의 표에서 유전 상수(ε R)가 증가함에 따라 유전 물질에서 신호의 전송 속도가 감소함을 알 수 있습니다. 높은 신호 전송 속도를 얻으려면 높은 특성 임피던스 값을 채택해야 합니다. 높은 특성 임피던스의 경우 낮은 유전 상수(ε R) 재료를 선택해야 합니다. 그리고 테프론의 유전상수(ε R)는 빨라야 합니다.

FR-4 판은 에폭시 수지와 E급 유리 천로 구성되어 있으며 유전율(ε R)은 4.7이다. 신호 전송 속도는 138m/μs입니다. 유전율(ε R)은 수지 시스템을 변경하여 쉽게 변경할 수 있습니다.