特性阻抗設計及附連邊的制作簡介

特性阻抗設計及附連邊的制作

簡介

迅捷興電路技術有限公司-工程部余國堅一、控制特性阻抗需提供的相關信息

1.需要控制的阻抗線線寬（若為差分阻抗除線寬外還需提供間距，一般為線邊緣與邊緣的間距）2.需要達到的最終阻抗值3.成品板厚及銅厚4.阻抗線所在層以及其對應的屏蔽層（若客戶沒有提供明確的屏蔽層，工程人員會根據(jù)實際gerber文件自行判斷，若無法判斷或者判斷結(jié)果與客戶提供的屏蔽層不符會反饋客戶確認）二、阻抗計算類型分類和公差

1.單端阻抗（一般要求控制值為50ohm、55ohm、60ohm、75ohm等）2.差分阻抗（一般要求控制值為75ohm、90ohm、100ohm、140ohm等）按照IPC二級標準，阻抗線寬公差為+/-10％，阻抗值公差為+/-10％

三、影響阻抗的參數(shù)

1.

介質(zhì)層厚度（此參數(shù)對阻抗的影響最大）2.

阻抗線線寬/間距3.

銅厚4.介電常數(shù)

說明：以上參數(shù)對阻抗的影響沒有一定的比例關系，一般情況下，介質(zhì)層厚度增大阻抗值會增大，但增大到一定值后，介質(zhì)層厚度對阻抗值基本上沒有影響；線寬減小阻抗值增大；銅厚增大阻抗值變小；介電常數(shù)越大，阻抗值越?。?/p>

四、阻抗設計軟件和測試軟件

設計軟件：PolarCITS25操作界面如下圖所示測試軟件：CITS500S設備如圖所示

五、屏蔽層的概念

若要對阻抗線進行控制，阻抗線必須有對應的屏蔽層，否則阻抗值無法達到。屏蔽層，也稱參考層，是指對應與需要控制阻抗的層，阻抗線所在的區(qū)域處，與之最接近并鋪上銅皮的層。一般情況下，外層的屏蔽層為次外層，內(nèi)層的屏蔽層一般有兩層，是指與阻抗線所在層相鄰的兩個鋪銅層。以一個最普通的6層板為例，一般客戶會要求L1/L6層以及L3/L4層控制阻抗，L2/L5層電地層（鋪銅），則L1和L6層的屏蔽層分別為L2和L5層，而L3和L4層的屏蔽層則為L2及L5層

六、上下線寬的概念

由于銅箔有一定的厚度，如18um、35um等，當PCB上的線被蝕刻的時候，成品線寬實際上不是理論上的矩形，而是梯形，如下圖所示貼近芯板的一邊為下線寬，為線的實際寬度，而朝外的一邊為上線寬，由于蝕刻時側(cè)蝕的原因，會比下線寬略小，具體差值會根據(jù)每個廠家的工藝參數(shù)不同而略有差別

以下為我司經(jīng)工藝實驗后得出的對應不同銅厚的上下線寬的關系為了方便計算阻抗，在常規(guī)板制作計算時，使用計算線寬如下表：（對于非常規(guī)銅厚時則需要參考側(cè)蝕因子進行計算及與工藝人員進行確認）

（注：W1=顧客設計線寬）

七、H值和H1值的概念

1.對于外層阻抗，由于只有一層屏蔽層，因此，只有H值而沒有H1值。H值是指需要控制的層到其最相鄰的屏蔽層之間的絕緣距離對于內(nèi)層阻抗，一般情況下會有兩層屏蔽層，因此，同時存在H值和H1值。H值是指兩層屏蔽層之間絕緣介質(zhì)厚度，H1值是指需要控制的阻抗線下線寬與其最相鄰的屏蔽層的距離

八、介電常數(shù)的選擇

一般情況下，生益板材的介電常數(shù)在4.2-4.7之間，會隨著介質(zhì)厚度的不同而略有差別，下表為我司經(jīng)工藝實驗后提供的介質(zhì)層厚度與介電常數(shù)的關系（不同廠家之間會略有差別）對介電常數(shù)的取值，要關鍵看其介質(zhì)的厚度（H值）來對應查找其對應的介電常數(shù)，可以按最接近的原則進行選擇；如果計算的介質(zhì)厚度位于列表中的兩個介質(zhì)厚度中間，則介電常數(shù)取列表相應兩個介電常數(shù)的平均值；如果顧客提供板材，則按顧客提供板材的介電常數(shù)取值九、銅厚的選擇常規(guī)下，內(nèi)層基銅厚為1OZ、0.5OZ、2OZ等，外層基銅銅厚為HOZ、１O(jiān)Z、2OZ

常規(guī)情況下內(nèi)層的計算銅厚考慮到刷板等因素對銅厚的影響，按以下方式取值：

常規(guī)情況下內(nèi)層的基銅厚就是其成品的計算厚度。

一、特性阻抗的計算1.

當工程接收到客戶的文件和阻抗要求后，首先查看是否提供線寬（間距）、阻抗值等資料2.

參照gerber文件找到阻抗線所在的層并判斷對應的屏蔽層3.

計算阻抗（先計算外層再計算內(nèi)層）4.

結(jié)合Polar軟件舉例說明以一個6層板為例，客戶要求如下：L1/L6層4.8/5.2mil差分阻抗控制值為100ohm，5mil單端阻抗控制值為60ohm，使用L2/L5層屏蔽L3層4/6mil差分阻抗控制值為100ohm，5mil單端阻抗控制值為60ohm，使用L2&L4層共同屏蔽外層單端計算

以上理論計算值為61.33ohm，但選擇的為不蓋綠油的模式，經(jīng)工藝實驗，阻抗對單端線的影響約2ohm左右，因此，工程理論計算值為59.33ohm

外層差分計算

以上理論計算值為104.21ohm，但選擇的為不蓋綠油的模式，經(jīng)工藝實驗，阻抗對差分線的影響約8ohm左右，因此，工程理論計算值為96.21ohm

內(nèi)層單端計算

以上計算值為59.78ohm，由于內(nèi)層沒有覆蓋綠油，工程理論計算值為59.78ohm

內(nèi)層差分計算以上計算值為100.78ohm，由于內(nèi)層沒有覆蓋綠油，工程理論計算值為100.78ohm

十一、、特殊阻抗屏蔽模式1.

微帶線2.

內(nèi)層單層屏蔽結(jié)合軟件模式說明十二、附連邊的制作制作附連邊的目的：由于阻抗線全部設計在板內(nèi)，無法通過阻抗測試儀對板內(nèi)的阻抗線進行測試，因此，工程在拼板的時候會在板邊上添加一個附連邊，附連邊上的阻抗線寬、間距、走線情況等會模擬板內(nèi)的結(jié)構(gòu)，通過測試附連邊上的阻抗線，從而側(cè)面反應出板內(nèi)的阻抗線的阻抗值，附連邊如圖所示

通過把阻抗測試儀的探頭插進附連邊上的孔內(nèi)測出附連邊阻抗線的阻抗值十三、阻抗設計優(yōu)化建議

由于部分客戶對阻抗的要求不明確或者文件設計不規(guī)范，導致工程制作時多次反饋確認，對交期造成一定影響，根據(jù)工程部制作阻抗板的經(jīng)驗，提出以下優(yōu)化建議：1.

提供明確的阻抗要求，如線寬、間距、阻抗線所在的層、要求阻抗值等2.

屏蔽層設計需合理，即需要控制阻抗的層在其屏蔽層上必須鋪上完整銅皮，若銅皮之間有部分基材區(qū)域，可能會對阻抗的控制有一定影響

3.

由于每個廠家計算阻抗都不會完全按照理論值進行，基本上都會加入廠家獨有的經(jīng)驗值，因此，若客戶需要控制阻抗，只要提供板厚即可，最好不要提供疊層結(jié)構(gòu)，否則，客戶提供的疊層結(jié)構(gòu)無法達到阻抗值時，需與客戶確認修改疊層結(jié)構(gòu)

4.

若廠家通過調(diào)整層間介質(zhì)厚度仍然無法達到阻抗要求，最常用的方法是在不影響阻抗線長度和電性能的基礎上調(diào)整阻抗線寬，因此，客戶在下單時最好能夠明確說明線寬是否可以調(diào)整