FPC阻抗控制

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人氣：10664發(fā)布日期：2016-08-10 11:07【大中小】

阻抗控制電子訊號(hào)傳輸電纜的應(yīng)用，是FPC最適合發(fā)揮能力的應(yīng)用之一。因?yàn)楦咚?、高性能的電子產(chǎn)品快速增加，使用阻抗控制互連技術(shù)的產(chǎn)品可以期待會(huì)成長(zhǎng)。后續(xù)內(nèi)容是一些可以取得的FPC結(jié)構(gòu)類型，圖8-25所示為各個(gè)類型的范例。

在制作阻抗控制線路時(shí)，精準(zhǔn)控制遮蔽與線路間的均勻間隙并小心選擇介電質(zhì)材料是必要的。在這個(gè)等級(jí)的FPC，其每單位長(zhǎng)度電容量是均勻并符合導(dǎo)線的有效電感。

阻抗決定傳輸效率：當(dāng)互連線路的阻抗符合裝置需要的阻抗，訊號(hào)轉(zhuǎn)換是處于最佳狀態(tài)且反射也最小。當(dāng)阻抗不搭配，部分的能量會(huì)被反射，其反射的百分比與阻抗呈現(xiàn)比率關(guān)系：

R=（Z-Zd）/（Z+Zd）

此處Z是FPC的阻抗而Zd是裝置的阻抗

因此如果我們有50-Ω的裝置而它連接到40-Ω的FPC線路，則會(huì)有11%的能量（10/90）會(huì)被反射，而會(huì)有89%會(huì)被轉(zhuǎn)換。

一、共平面條線

這是以非常簡(jiǎn)單方法產(chǎn)生的阻抗控制電纜，線路是以一層金屬交替制作接地與電源，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)適合比較高特性阻抗的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的弱點(diǎn)是對(duì)EMI雜訊比較敏感。

二、微條線路

微條線設(shè)計(jì)是一種兩層FPC結(jié)構(gòu)，其中一層金屬是專門(mén)用來(lái)做接地用途。這種線路已經(jīng)成功用在傳輸線應(yīng)用，一般目標(biāo)是設(shè)計(jì)成50Ω的特性阻抗，且時(shí)常被用在單一端點(diǎn)互連上，也可以制作比較高的特性阻抗，但是時(shí)常會(huì)損及撓曲性。

三、條線

條線線路與傳輸線電纜，也是FPC可以有相當(dāng)優(yōu)異表現(xiàn)的應(yīng)用。接地層被設(shè)計(jì)在兩面，可以達(dá)到相當(dāng)好的訊號(hào)整合能力。不過(guò)這種結(jié)構(gòu)都不會(huì)太柔軟，這源自于使用了額外的介電質(zhì)與金屬薄膜。條線結(jié)構(gòu)時(shí)常被設(shè)計(jì)成100Ω，且時(shí)常被用在差動(dòng)配對(duì)互連設(shè)計(jì)。

四、360°遮蔽條線

360°遮蔽條線結(jié)構(gòu)，嘗試以訊號(hào)線四邊圍繞接地結(jié)構(gòu)，來(lái)復(fù)制同軸電纜結(jié)構(gòu)的效能。這種應(yīng)用，主要是應(yīng)對(duì)串顧忌比較大的結(jié)構(gòu)，可以獲得最大的訊號(hào)整合效果。如果條線FPC，這種結(jié)構(gòu)的硬度會(huì)比較高。

五、假同軸電纜

某些研究者進(jìn)一步采用360°條線結(jié)構(gòu)，利用沿著FPC長(zhǎng)方向制作電鍍通孔或電鍍長(zhǎng)溝作為接地結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步改善訊號(hào)線FPC遮蔽效果。

六、CAD工具與連接轉(zhuǎn)換狀況

FPC設(shè)計(jì)是件麻煩的工作，有許多特別設(shè)計(jì)元素必須要注意，以方便設(shè)計(jì)能夠容易進(jìn)入制造程序。有些重要輔助技術(shù)，可以在電腦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中看到，比較新的CAD方案已經(jīng)可以符合FPC設(shè)計(jì)者特殊需求。

由于新電子產(chǎn)品更強(qiáng)調(diào)使用FPC，CAD工具供應(yīng)商如：Mentor Graphics也產(chǎn)生了一些新的工具來(lái)應(yīng)對(duì)這些新增的需求。這些新的工具不僅幫助制作特定適當(dāng)?shù)倪B接，也可以面對(duì)各種機(jī)械性需求曲線布局做出避免應(yīng)力提升的設(shè)計(jì)。

正確了解從連接器或元件到一片阻抗控制FPC的轉(zhuǎn)化，與關(guān)注線路阻抗表現(xiàn)本身一樣重要。產(chǎn)品時(shí)常會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)連接器或元件而產(chǎn)生更大訊號(hào)損失與反射，這可能比在最差導(dǎo)體/遮蔽/介電質(zhì)FPC設(shè)計(jì)還嚴(yán)重，因此為阻抗控制軟板設(shè)計(jì)測(cè)試治具是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的工作。時(shí)域反射測(cè)試儀被用來(lái)檢查避免產(chǎn)生訊號(hào)傳輸問(wèn)題，產(chǎn)出的測(cè)試結(jié)果當(dāng)然可以做為有力證據(jù)，不過(guò)有時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。

一般而言要保持期待的阻抗需要關(guān)注斷面變化，例如：從平面FPC到同軸連接器，可以用逐漸縮減斜度的導(dǎo)線與介電質(zhì)厚度來(lái)建構(gòu)。平滑斜度可以制作出高頻率的產(chǎn)品，要達(dá)到giga-hertz范圍則需要非常準(zhǔn)確、講究的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，相關(guān)連接器與元件設(shè)計(jì)都可以用在與電路板進(jìn)行互連。對(duì)進(jìn)一步介面設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最好是與專業(yè)制造商進(jìn)行接觸討論。

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