Modelování impedance plošných spojů přes šrafované zemnicí plochy

Výrobci ohebných a flex-rigid desek plošných spojů už dlouho potřebují praktickou metodu pro zjištění impedance plošných spojů v případě, kdy jsou spoje vedeny přes vyšrafované měděné zemnicí plochy. Důvodem je skutečnost, že v případě, kdy cesta návratu signálu vede pod spojem šrafovanou strukturou místo cestou zcela vyplněnou mědí, dává jiné výsledné impedance spojů.

Teorie přenosu signálu na deskách plošných spojů zmiňuje nevýhody šrafovaných geometrií určených pro návrat vf signálu ke zdroji (obr. 1). Jednak se tím prodlužuje cesta pro návrat signálu, naruší se také elektromagnetické pole, může docházet k rezonancím atd. Nicméně, na ohebných a flex-rigid deskách se použití šrafovaných měděných ploch ukázalo jako praktická metoda, jak udržet plošné spoje s řízenou impedancí na větších šířkách, které se lépe vyrábí, a současně dosáhnout požadované ohebnosti celé sestavy.

Obr. 1 Cesta pro návrat signálu na šrafované zemnicí ploše

XFE – Crosshatch Flex Enhancement

Firma Polar Instruments přišla s alternativní metodou modelování poměrů u šrafovaných ploch použitím vlastní techniky zahrnuté v modulu XFE (Crosshatch Flex Enhancement), který lze přidat k programům Si8000 a Si9000. Tato technika spočívá ve využití tzv. 2D „field solver“, který je rovněž od Polar Instruments, s použitím unikátního algoritmu k opravě efektu ohebnosti přes široký rozsah geometrických struktur, které jsou typické pro řízenou impedanci.

Tento způsob umožní, aby „field solver“ mohl modelovat detailněji efekty šrafované geometrie v širokém rozsahu hodnot.

Obr. 2 Si8000m/Si9000e XFE – rozměry šrafované mědi

V dialogu programu (obr. 3) je možné nastavit rozteč a tloušťku šrafování měděné plochy podle definice na obr. 2. Rozteč a tloušťka šrafování mohou být zadány buď přímo, nebo ve spojení s vybraným nastavením pro měděnou plochu, kde šrafování představuje určitou procentuální část celkové plochy.

Obr. 3 Si8000m/Si9000e XFE – zadávání rozměrů šrafované mědi

Přímé nastavení rozteče šrafování se provede jednoduše posuvníkem Hatch Pitch v dialogu (obr. 3) a vizuální kontrolou údaje Copper Area pro požadovaný výsledek v % (viz obr. 2). Když je naopak údaj Copper Area známý, potom se vybere hodnota v % uvedená na tlačítkách s přednastavenými hodnotami a tloušťka šrafování pak bude pro danou rozteč automaticky vypočtena.

Výhody použití XFE

•  XFE snižuje počet prototypových fází při výrobě ohebných desek s řízenou impedancí
• XFE zajišťuje modelování spoje s řízenou impedancí jdoucí přes zemnicí plochy vytvořené šrafováním zemnicí měděné plochy
• XFE modelování je založeno na vyzkoušeném řešení Polar BEM
• XFE je dostupné jako modul k Si8000m a Si9000e pro všechny přenosové linky (spoje), které se chovají jako bezztrátové
• XFE je užitečný pro modelování jakékoliv DPS se šrafovanými měděnými plochami, které zajišťují cestu návratu signálu.

Firma Polar Instruments vyvíjí a dodává software určený pro návrháře a výrobce DPS zaměřený na modelování impedance plošných spojů na nejvyšší úrovni jak ve stadiu návrhu desky, tak i ve výrobě.

www.polarinstruments.com