關于很多人問軟板能不能跑高速這個問題...
發(fā)布時間：2021-05-31 15:35
作者：一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
大多數(shù)朋友都很想知道的一個問題： PCB硬板上能跑多高的速率：10Gbps，25Gbps，56Gbps甚至112Gbps都行！ PCB軟板上能跑多高的速率：呃……
是的，在硬板和軟板的應用中，可能更多朋友關注的是硬板的設計和應用，而且這些年高速先生已經(jīng)成功把硬板的高速信號速率從10G提高到目前的112G的設計了。與之對比，高速先生在軟板上的文章相對比較少哈，當然這也是行業(yè)內(nèi)的應用環(huán)境和比例是有關的。不過隨著這些年大家的應用環(huán)境發(fā)生一些改變后，應用到軟板來傳輸高速數(shù)字信號的設計變得越來越多。有非常多的朋友在我們的研討會或者展會上看到我們展示的一些軟硬結合板的設計，都忍不住會問軟板能傳輸多高的速率呢？高速先生一度也沒有一個很肯定的答案回答大家，于是高速先生自己做了一塊軟硬結合板來看看到底高速信號軟板上的性能是怎么樣的。
但是，循例我們是應該介紹下軟板的一些知識哈，先說一些比較正經(jīng)的介紹。軟硬結合板，又叫Rigid-FlexBoard，是軟板（FPC）技術和傳統(tǒng)的硬板相結合的產(chǎn)物。它具有軟板的撓性，可彎折的靈活特性，同時又有硬板的剛性區(qū)域來實現(xiàn)器件的貼裝。對節(jié)省產(chǎn)品內(nèi)部空間，減少成品體積，提高產(chǎn)品性能有很大的幫助。 最開始的軟硬結合板結構相對簡單，軟板區(qū)域?qū)訑?shù)不多，硬板區(qū)域的層數(shù)相對也比較一致。隨著產(chǎn)品功能越來越復雜，軟硬結合板的設計要求也日趨復雜，軟板區(qū)域的層數(shù)開始增加，硬板區(qū)域的層數(shù)也變得不固定，在設計中對于高可靠性軟硬板，結構首選結構1和結構2；有阻抗屏蔽要求時選擇結構3；高密度需求，選用結構4；軟板有插拔金手指，選用結構5；雙面軟硬結構選擇結構6（不推薦）；特定安裝需求可選擇結構7、結構8。
當然還有很多和工藝相關的知識，篇幅關系，這里就不一一介紹了，以后有機會我們專門來講哈，本文我們還是聚焦到SI的性能上面去！ 對了，剛剛說到的是我們設計了一款測試板來驗證高速信號在軟板上的性能，就長下面這個樣子了。
在上面我們驗證了很多種不同的軟板走線結構，包括上面說的結構1，2，3，4。 不過我們今天不講太多對比，我們就講個大家最關心的通用結構的情況。我們挑選這塊測試板的下面這根軟件走線進行測試，它是一根內(nèi)層的軟板走線，如下所示：
這是大家能想到的最簡單的軟板結構了，而且是實心銅的做法，什么叫實心銅的軟板，這里先賣個關子，后面會解釋哈。
我們測試這根軟板走線的損耗，發(fā)現(xiàn)在我們所測試到的20GHz的頻段內(nèi)，整根走線都非常的線性，從線性度來看基本上和在硬板上的信號沒啥區(qū)別，而損耗對于這個長度而且也是很好的情況。
當然前面說了，這個是在實心銅情況下的軟板結構設計。所謂實心銅，也就是說在大規(guī)模鋪銅的地方，例如地平面是和硬板的做法是一樣的，鋪滿實心的銅皮。但是從使用性來說，對于軟板是不利的，因為銅的占比越多，彎折性就越差。于是，為了向軟板的彎折性妥協(xié)，行業(yè)內(nèi)就研究出了另外一種做法，也就是網(wǎng)格銅的軟板結構，就像我們測試板的這根走線一樣。
沒錯，你們從圖上看到的地平面的洞洞就是沒有銅的，我們這塊測試板做的是20mil*20mil的網(wǎng)格銅，這種網(wǎng)格銅先不說SI性能，從彎折性來說的話是有了明顯的改善，在我們研討會或者展會現(xiàn)場的朋友都親身試過，的確柔軟了不少。 但是柔軟歸柔軟，從我們SI的一些理論來分析，它必然會對我們高速信號的性能帶來一定的影響。因為這就會導致這根走線的參考平面不完整，阻抗會持續(xù)的發(fā)生突變，看起來都不滿足高速信號要保證參考平面完整的這一條最基本的原則。但是大家也不會太灰心，因為從它的測試結果來看，也沒有差到一個朋友都沒有的地步哈。至少在10GHz以內(nèi)也還是非常的線性的，損耗也沒有明顯的變差。
所以說軟板這一塊也還是能應用在高速信號的，基本上走到10Gbps的信號都沒有任何問題的。如果在設計上再把握得好一點的話，我相信有可能直接升上25Gbps哈！不過軟板的設計還是會有很多影響的因素，例如加工誤差因素，軟硬交界位置的設計難度，還是使用的因素，都會導致軟板的一些不穩(wěn)定性，因此大家在使用軟板方案之前還是需要好好的規(guī)劃哦！
