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Type C的阻抗设计与制造工艺简析

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TypeC cable assembly 产品图纸外形图如下图所示。它的内部组成为TypeC连接器+PCBA+RawCable+PCBA+TypeC连接器的构成。

TypeC线缆结构

重点一:TypeC线缆链路的阻抗控制设计

为了更好的成本管控,目前大多数厂商采用对绞线来制作TypeC Rawcable。正常来说,Raw线材性能只要管控好衰减和ILD参数,即可满足TypeC的SI性能要求。因此,TypeCPCBA的设计和制程加工才是整个TypeCSI性能的瓶颈。TypeCCable性能好不好,主要看整个链路的阻抗是否连续平稳且在规范要求的范围(76~96Ω)内。

如果阻抗在整个链路都比较平稳,那它的IMR/IRL性能较好;反之,IMR/IRL性能会Fail。当然,阻抗是否连续平稳不仅会影响IMR/IRL的性能,而且影响衰减、串扰等SI参数。因此,TypeC线缆最关键的一点是阻抗控制。影响TypeC整条线缆阻抗连续性主要有6个区域:

(1)TypeC连接器本身的阻抗;

(2)TypeC连接器与PCBA焊接的SMT区域;

(3)PCBA板上阻抗线的区域;

(4)PCBA焊线区域;

(5)开线口区域;

(6)SR铆压区域

重点二:TypeC PCBA的阻抗设计

TypeC接头本身的阻抗一般设计为85Ω。由于TypeC连接器阻抗仿真及制造比较复杂,因此本文主要针对TypeC-连接器与PCBA焊接的SMT区域、PCBA板上阻抗线、PCBA焊接区域、开线口区域以及SR铆压区域做设计仿真及分析。TypeC连接器与PCBA焊接的SMT区域、PCBA阻抗线和PCBA焊线区域的阻抗与PCBA设计关系密切。

TypeC连接器SMT工序和后工段的内模工序会导致该区域的阻抗下降10Ω左右。因此,针对PCBASMT区域的焊盘要做特别设计,需要上下两面焊盘采用内层错开挖空的方式,如图所示。另外,对钢网的开口和厚度也要做特别的规定。钢网的开口大小跟焊盘面积一样,钢网厚度建议为0.08mm

重点三:Type C 新的线夹工艺

TypeC线缆的另外一个难点是可制造性不好。为了方便大批量生产,引入线夹工艺,即在焊接前先将线摆进线夹再hotbar焊接的方式。引入线夹会增加高速差分对铝箔开口的长度,导致top面和bot面高速差分对在开线口区域的串扰增加。经过多次改善和验证,终于找到了一种彻底解决串扰的线夹工艺。线夹方式是最常用的线夹工艺,开线口阻抗不好控制,且高频串扰特别是INEXT参数会出现不良。为了解决这个串扰不良,验证将线夹厚度由0.8mm增加1mm,验证结果仍不能完全解决TypeC串扰的问题。

另外,TypeCGen2要求衰减更严格。随着镀锡Raw线材OD增大,整体的CableOD也相应变大,制造变得越来越困难,制程对串扰的影响也变得越来越大,产品的制程工艺变得越来越困难,产品的良率也变得越来越差。为了从根本上解决TypeC高频串扰的问题,将线夹设计更改为如图所示的方式,即将线夹套进PCBA,以保证上下面的线夹开线口区域通过PCB板的地平面隔离,有效降低开线口阻抗和改善高频串扰。

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