สัญญาณความเร็วสูงบนวงจรเฟลกซ์

ฉนวนไม่ใช่ FR-4

วงจรแบบยืดหยุ่นสร้างขึ้นบนฟิล์มโพลีอิไมด์ด้วยระบบกาวและแผ่นปิด ไม่ใช่บนอีพ็อกซีเสริมใยแก้วภายใต้หน้ากากบัดกรีที่พิมพ์ ผลที่ตามมาสามประการสำหรับการออกแบบความเร็วสูงมีดังนี้

ไม่มีใยแก้ว FR-4 มีมัดใยแก้วที่ทอเข้าด้วยกันโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่างกันจากเรซินที่อยู่ระหว่างมัด ซึ่งทำให้เกิดการเบี่ยงเบนและความผันผวนของอิมพีแดนซ์ในคู่ดิฟเฟอเรนเชียล ฟิล์มโพลีอิไมด์เป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้นปัญหาเฉพาะนี้จึงหายไป — เป็นหนึ่งในไม่กี่กรณีที่การออกแบบแบบยืดหยุ่นทำได้ง่ายกว่าแบบแข็ง

ฉนวนบาง เส้นทางแคบ แกนขนาด 25 µm ทำให้ระนาบอ้างอิงอยู่ใกล้กับสัญญาณมาก ดังนั้นเส้นทาง 50 Ω จึงแคบ — มักจะใกล้เคียงกับขีดจำกัดกระบวนการ 0.002 นิ้ว นักออกแบบมีอิสระน้อยลงในการแลกเปลี่ยนความกว้างกับอิมพีแดนซ์ และความคลาดเคลื่อนของความหนาของฟิล์มและกาวมีความสำคัญมากกว่าในแกนแข็งที่หนา

แผ่นปิดแทนแผ่นปิดหน้าวงจร แผ่นปิดเป็นฟิล์มเคลือบที่มีกาว ดังนั้นฉนวนเหนือลายวงจรจึงหนาและไม่สม่ำเสมอเท่ากับแผ่นปิดหน้าวงจรแบบพิมพ์ นี่เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองอิมพีแดนซ์ และนี่คือเหตุผลที่ต้องระบุขนาดช่องเปิดของแผ่นปิดให้กว้างกว่าปกติ

การสูญเสียต้องมาจากโครงสร้างจริง

กลไกการสูญเสียสองอย่างที่สำคัญในอัตราความเร็วหลายกิกะบิต ได้แก่ การกระจายตัวของฉนวนและความหยาบของทองแดง โพลีอิไมด์และชั้นกาวมีการกระจายตัวมากกว่าแผ่นลามิเนต PTFE และไฮโดรคาร์บอนที่ใช้สำหรับแผงวงจรแข็งความถี่สูง และแผ่นฟอยล์แบบยืดหยุ่นก็ไม่ใช่แบบบางพิเศษเสมอไปที่จะช่วยลดการสูญเสียที่ความเร็วสูง

นั่นไม่ได้หมายความว่าแผ่นฟอยล์แบบยืดหยุ่นจะไม่เหมาะกับงานความเร็วสูง — แต่หมายความว่าการคัดลอกโครงสร้างแบบแข็งมาใส่ในส่วนท้ายของแผ่นฟอยล์แบบยืดหยุ่นแล้วคาดหวังตัวเลขที่เหมือนกันนั้นเป็นไปไม่ได้ ในกรณีที่การสูญเสียมีความสำคัญ โครงสร้างจะถูกจำลองด้วยฟิล์ม กาว และทองแดงจริง และผลลัพธ์จะถูกเปรียบเทียบกับงบประมาณของช่องสัญญาณรวมถึงตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิล

รอยพับคือความไม่ต่อเนื่อง

การโค้งงอจะเปลี่ยนระยะห่างระหว่างสัญญาณและจุดอ้างอิง และอาจเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของฉนวนในบริเวณนั้น ในกรณีการโค้งงอแบบคงที่ จะเป็นขั้นความต้านทานคงที่ ในกรณีการโค้งงอแบบไดนามิก จะเป็นขั้นที่เคลื่อนที่ได้

กฎปฏิบัติมีดังนี้:

• ควรวางเส้นทางความเร็วสูงให้อยู่นอกบริเวณที่โค้งงอ หากการจัดวางเอื้ออำนวย และควรวางเส้นทางเหล่านั้นตัดผ่านบริเวณที่โค้งงอในมุมฉากเมื่อไม่เอื้ออำนวย
• ควรรักษาระนาบอ้างอิงให้ต่อเนื่องอยู่ใต้สัญญาณ รวมถึงบริเวณที่โค้งงอ แม้ว่านั่นหมายถึงการใช้ทองแดงบางๆ แทนที่จะเป็นระนาบเต็ม
• ควรพิจารณาตัวเชื่อมต่อที่ปลายแต่ละด้านเป็นส่วนหนึ่งของช่องสัญญาณ ตัวสายอ่อนเองมักจะเป็นองค์ประกอบที่มีการสูญเสียน้อยที่สุดในเส้นทาง

เมื่อใดควรเปลี่ยนไปใช้สายแบบแข็ง-อ่อน

หากส่วนความเร็วสูงต้องการหลายชั้น ความต้านทานที่ควบคุมได้มากกว่าหนึ่งชั้น และบริเวณตัวเชื่อมต่อที่แข็งแรงขึ้น ควรเปลี่ยนไปใช้สายแบบแข็ง-อ่อน โครงสร้างแบบแข็ง-ยืดหยุ่น ยังคงใช้การเดินสายแบบหนาแน่นบนแผ่น FR-4 และใช้โพลีอิไมด์เฉพาะในส่วนที่รูปทรงเรขาคณิตต้องเปลี่ยนแปลงเท่านั้น ค่าความต้านทานถูกควบคุมให้อยู่ที่ ±10% ทั้งสองแบบ และ หน้าความสามารถ แสดงรายการความหนาและช่วงของทองแดง