PCB的層壓板的微小變化可能會破壞整個數(shù)據(jù)路徑

作為簡要概述，差分信號已成為電子元件連接的主要方式。對于因特網(wǎng)上的任何和所有流量，差分信令是數(shù)據(jù)通過銅互連從一個地方移動到另一個地方的方式。

從PCB層壓板的角度來看，如果不考慮這些路徑的設計和制造方式，構成PCB的層壓板的微小變化可能會破壞整個數(shù)據(jù)路徑。偏斜的主要原因來自幾個來源，包括差分對的兩側長度的差異以及差分對的兩側的速度差異。使用現(xiàn)代布局工具，差分對兩側的機械長度可輕松匹配至小于1皮秒，因此這不應成為偏斜的重要來源。

歪斜的一個微妙的潛在因素是PCB層壓板中使用的玻璃編織。主要是，編織引起的歪斜是玻璃增強織物編織方式的結果。例如，如果差分對中的一個成員在玻璃束上行進更多而另一個在玻璃束之間的樹脂上行進更多，則結果是該對的每一側具有不同的速度，導致歪斜。并且，這種偏斜通常具有相當高的皮秒數(shù)。雖然差分鏈路可以容忍沒有標準的偏斜量，但是在信號質量降低到數(shù)據(jù)丟失之前，通常接受的量是四分之一UI(單位間隔)。 UI是一個數(shù)據(jù)位的長度。表1中列出了常用日期速率及其單位間隔。

表1.常用數(shù)據(jù)速率及其可接受的單位間隔

在本文的第1部分中，我展示了相同測試PCB與兩種不同玻璃編織樣式(1080和3313)的偏斜差異。同樣在第1部分中，我描述了玻璃布樣式的各種數(shù)字標識，我注意到雖然每英寸有多少個螺紋和每種玻璃樣式的螺紋尺寸都有標準，但玻璃束的標準沒有標準。形成。而且，玻璃束的形成對高速差分對的質量影響最大，是否會引起偏斜。

鑒于偏斜對數(shù)據(jù)路徑的影響，有五個提出的控制編織誘導歪斜的方法。它們包括：

以與編織成一定角度的方式布置差分對。

使用與玻璃編織成一定角度旋轉的圖稿制作每個PCB(跡線布線為X和藝術品中的Y.

以與玻璃纖維相同的間距對每對成員進行布線。

使用具有較低介電常數(shù)(DK)的玻璃。樹脂的那種。

使用玻璃編織樣式，玻璃以均勻的方式機械擴散，如1067,1078,1086和某些版本的3313.(玻璃編織樣式的圖片提供本文的第1部分)。

我們可以采用這些方法中的每一種來描述它們控制編織引起的歪斜的有效性。

與織法成一定角度的路線信號

一些OEM在其布局團隊中強加了這種方法。它使布局操作復雜化并且可能使其成本更高。然而，已經(jīng)表明，通過使跡線(或多或少)均勻地在玻璃束上和玻璃束上移動，可以使歪斜最小化。在許多情況下，沒有足夠的機械空間來允許這種“偏離角度”布線。因此，希望以另一種方式解決偏斜問題。

使用與玻璃編織成一定角度旋轉的藝術品制作每個PCB(在圖稿中將跡線布置為X和Y)

該解決方案要求制造商將PCB圖形與層壓板成一定角度，如圖1所示。差分對(假設它們沿X和Y方向布線)將與編織成一定角度。如圖1所示，浪費了大量電路板材料(紅色區(qū)域)，這增加了整體電路板成本。再次，找到更好的解決方案會很好。

圖1.定位面板使得差分信號成對地以層壓材料中的玻璃編織角度行進。

以與玻璃纖維相同的間距布置每對成員

這種方法基于如下思想：如果差分對的跡線展開到與玻璃束相同的間距，則兩者都將看到相同的變化并且偏斜將被最小化。測試PCB上的差分對(第1部分的圖1)以這種方式布線。圖2是顯示幾種常用玻璃樣式的編織間距的圖表。節(jié)距范圍從14密耳到22密耳。假設該方法控制偏斜，則在密集PCB上難以實現(xiàn)寬間距。最好找到一種不會對PCB路由施加這種約束的替代解決方案。

圖2.編織玻璃纖維尺寸

使用DK或介電常數(shù)低于樹脂的玻璃

差異歪斜是由玻璃的DK和層壓板中的樹脂的巨大差異引起的。 (玻璃DK約為6，樹脂DK約為3.)使用較低的DK玻璃應有助于緩解歪斜問題。已經(jīng)使用低DK玻璃制造了幾個測試PCB(例如：8313，DK≈4)。不幸的是，測試結果表明這種方法不能很好地工作使用玻璃編織樣式，玻璃以均勻的方式機械鋪展，例如1067,1078,1086和某些版本的3313

將纖維機械鋪展在每個玻璃束中具有減少的效果傳輸線穿過PCB時看到的DK的變化。表2中的測試PCB由各種玻璃編織樣式制成，其中一些是3313玻璃編織，其在兩個方向上沒有機械擴散。測試結果表明，玻璃的機械擴散導致非常低的偏斜，沒有成本損失。

圖3顯示了1067玻璃機械擴散的偏斜結果。玻璃在水平(經(jīng)向)和垂直(填充)方向上機械地展開。與先前描述的四種方法相比，玻璃的鋪展是一種更安全，更便宜的減少差異偏斜的方法。依賴于機械擴散玻璃存在一個問題：沒有標準可以定義玻璃何時適當鋪展，并且每個供應商都采用不同的方式。圖4顯示了涂布玻璃的示例。

圖3.機械涂布1067玻璃的斜度測試結果

依賴玻璃編織均勻性的潛在問題：

目前，編織玻璃行業(yè)推廣玻璃編織，以便為構建PCB提供更均勻的激光鉆孔盲孔。例如，表2中測試PCB中使用的3313和8313玻璃在兩個方向上沒有玻璃擴散，而之前使用另一個編織器的3313玻璃制造的測試PCB產(chǎn)生了極好的歪斜結果，因為玻璃均勻地散布在水平和垂直方向。另一個潛在的問題源于制造商將玻璃樣式改變?yōu)槲磾U散的樣式，導致偏差超過數(shù)據(jù)鏈所能容忍的程度。

表2.包括3313和8313在內(nèi)的各種玻璃編織樣式制成的10種材料的斜度測試結果* I-Speed IS#2是使用1035機械傳播

圖4.機械擴散玻璃的例子

用專門設計用于控制偏斜的材料解決歪斜問題

Isola開發(fā)了兩種層壓系統(tǒng)，GigaSync?和Chronon?，其設計旨在最大限度地減少不受玻璃編織影響的差分對中的偏斜。 GigaSync的損耗正切為.006，是一種適用于服務器刀片市場的中等損耗層壓系統(tǒng)。 Chronon是一種超低偏斜極低損耗層壓系統(tǒng)，適用于包含具有長數(shù)據(jù)路徑和極高數(shù)據(jù)速率的超大背板的系統(tǒng)。它的損耗角正切為.003。

圖5描述了從GigaSync和Chronon構建的電路板的測試結果。歪斜結果與所使用的玻璃樣式無關，使得制造商通過改變玻璃樣式來破壞設計的可能性大大降低。這兩種材料系統(tǒng)的小偏斜滿足了至少40Gb/S的數(shù)據(jù)鏈路的偏斜需求，而無需特殊的設計或制造方法。圖5中的數(shù)據(jù)取自用于制造表2中列出的測試PCB的相同圖形。在這些測試中，使用了Chronon和GigaSync層壓板。

圖5.使用Isola的GigaSync和Chronon構建的電路板的測試結果