Диэлектрик не FR-4
Гибкая печатная плата создается на полиимидной пленке с использованием клеевой системы и защитного слоя, а не на стеклоармированной эпоксидной смоле под печатной маской. Для высокоскоростных схем это влечет за собой три последствия.
Отсутствие стекловолоконного плетения. FR-4 имеет пучки стекловолокон с диэлектрической постоянной, отличающейся от смолы между ними, что вызывает перекос и пульсации импеданса в дифференциальных парах. Полиимидная пленка однородна, поэтому эта проблема исчезает — это одно из немногих мест, где гибкая печатная плата проще жесткой.
Тонкий диэлектрик, узкие дорожки. Сердечник толщиной 25 мкм располагает опорную плоскость очень близко к сигналу, поэтому дорожка с сопротивлением 50 Ом узкая — часто близкая к технологическому пределу 0,002 дюйма. У разработчика меньше свободы в выборе между шириной и импедансом, и допуск на толщину пленки и клея имеет большее значение, чем на толстом жестком сердечнике.
Вместо маски используется защитное покрытие. Защитное покрытие представляет собой ламинированную пленку с клеем, поэтому диэлектрик над дорожкой толще и менее однороден, чем напечатанная маска. Это часть модели импеданса, и именно поэтому размеры отверстий в защитном покрытии указываются с запасом.
Потери должны быть обусловлены реальной конструкцией
На многогигабитных скоростях преобладают два механизма потерь: диэлектрическое рассеяние и шероховатость меди. Полиимид и клеевые слои рассеивают больше, чем ламинаты из ПТФЭ и углеводородов, используемые для высокочастотных жестких плат, а гибкие пленки не всегда имеют низкий профиль, который снижает потери на высоких скоростях.
Это не исключает использование гибких пленок для высокоскоростной работы — это исключает возможность копирования жесткой структуры в гибкий кабель и ожидания тех же результатов. Там, где потери имеют значение, конструкция моделируется с использованием реальной пленки, клея и меди, а результат сравнивается с бюджетом канала, включая разъемы и кабель.
Изгиб — это разрыв
Изгиб изменяет расстояние между сигналом и его опорным сигналом, а также может изменять локальную геометрию диэлектрика. В статическом изгибе это фиксированный скачок импеданса; в динамическом изгибе это скачок, который перемещается.
Практические правила следующие:
- Не прокладывайте высокоскоростные кабели в область изгиба, если это позволяет компоновка, и прокладывайте их под прямым углом через изгиб, если это невозможно.
- Поддерживайте непрерывную опорную плоскость под сигналом, в том числе и через изгиб, даже если это означает тонкий слой меди, а не сплошную плоскость.
- Рассматривайте разъем на каждом конце как часть канала; сам гибкий кабель часто является наименее энергозатратным элементом в цепи.
Когда следует переходить к жестко-гибкому кабелю
Если высокоскоростной участок требует нескольких слоев, контролируемого импеданса более чем на одном из них и усиленной зоны разъема, жестко-гибкая конструкция сохраняет плотную трассировку на FR-4 и использует полиимид только там, где геометрия должна перемещаться. Импеданс выдерживается на уровне ±10 % в обоих случаях, а страница возможностей перечисляет диапазоны толщины и содержания меди.
