特性阻抗設(shè)計(jì)及附連邊的制作簡(jiǎn)介

特性阻抗設(shè)計(jì)及附連邊的制作

簡(jiǎn)介

迅捷興電路技術(shù)有限公司-工程部余國(guó)堅(jiān)一、控制特性阻抗需提供的相關(guān)信息

1.需要控制的阻抗線(xiàn)線(xiàn)寬（若為差分阻抗除線(xiàn)寬外還需提供間距，一般為線(xiàn)邊緣與邊緣的間距）2.需要達(dá)到的最終阻抗值3.成品板厚及銅厚4.阻抗線(xiàn)所在層以及其對(duì)應(yīng)的屏蔽層（若客戶(hù)沒(méi)有提供明確的屏蔽層，工程人員會(huì)根據(jù)實(shí)際gerber文件自行判斷，若無(wú)法判斷或者判斷結(jié)果與客戶(hù)提供的屏蔽層不符會(huì)反饋客戶(hù)確認(rèn)）二、阻抗計(jì)算類(lèi)型分類(lèi)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，阻抗線(xiàn)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(duì)阻抗的影響最大）2.

阻抗線(xiàn)線(xiàn)寬/間距3.

銅厚4.介電常數(shù)

說(shuō)明：以上參數(shù)對(duì)阻抗的影響沒(méi)有一定的比例關(guān)系，一般情況下，介質(zhì)層厚度增大阻抗值會(huì)增大，但增大到一定值后，介質(zhì)層厚度對(duì)阻抗值基本上沒(méi)有影響；線(xiàn)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(shè)計(jì)軟件和測(cè)試軟件

設(shè)計(jì)軟件：PolarCITS25操作界面如下圖所示測(cè)試軟件：CITS500S設(shè)備如圖所示

五、屏蔽層的概念

若要對(duì)阻抗線(xiàn)進(jìn)行控制，阻抗線(xiàn)必須有對(duì)應(yīng)的屏蔽層，否則阻抗值無(wú)法達(dá)到。屏蔽層，也稱(chēng)參考層，是指對(duì)應(yīng)與需要控制阻抗的層，阻抗線(xiàn)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(xiàn)所在層相鄰的兩個(gè)鋪銅層。以一個(gè)最普通的6層板為例，一般客戶(hù)會(huì)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L(zhǎng)2和L5層，而L3和L4層的屏蔽層則為L(zhǎng)2及L5層

六、上下線(xiàn)寬的概念

由于銅箔有一定的厚度，如18um、35um等，當(dāng)PCB上的線(xiàn)被蝕刻的時(shí)候，成品線(xiàn)寬實(shí)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(xiàn)寬，為線(xiàn)的實(shí)際寬度，而朝外的一邊為上線(xiàn)寬，由于蝕刻時(shí)側(cè)蝕的原因，會(huì)比下線(xiàn)寬略小，具體差值會(huì)根據(jù)每個(gè)廠(chǎng)家的工藝參數(shù)不同而略有差別

以下為我司經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)后得出的對(duì)應(yīng)不同銅厚的上下線(xiàn)寬的關(guān)系為了方便計(jì)算阻抗，在常規(guī)板制作計(jì)算時(shí)，使用計(jì)算線(xiàn)寬如下表：（對(duì)于非常規(guī)銅厚時(shí)則需要參考側(cè)蝕因子進(jìn)行計(jì)算及與工藝人員進(jìn)行確認(rèn)）

（注：W1=顧客設(shè)計(jì)線(xiàn)寬）

七、H值和H1值的概念

1.對(duì)于外層阻抗，由于只有一層屏蔽層，因此，只有H值而沒(méi)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(duì)于內(nèi)層阻抗，一般情況下會(huì)有兩層屏蔽層，因此，同時(shí)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(xiàn)下線(xiàn)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(huì)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(shí)驗(yàn)后提供的介質(zhì)層厚度與介電常數(shù)的關(guān)系（不同廠(chǎng)家之間會(huì)略有差別）對(duì)介電常數(shù)的取值，要關(guān)鍵看其介質(zhì)的厚度（H值）來(lái)對(duì)應(yīng)查找其對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)，可以按最接近的原則進(jìn)行選擇；如果計(jì)算的介質(zhì)厚度位于列表中的兩個(gè)介質(zhì)厚度中間，則介電常數(shù)取列表相應(yīng)兩個(gè)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(jì)算銅厚考慮到刷板等因素對(duì)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(jì)算厚度。

一、特性阻抗的計(jì)算1.

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

參照gerber文件找到阻抗線(xiàn)所在的層并判斷對(duì)應(yīng)的屏蔽層3.

計(jì)算阻抗（先計(jì)算外層再計(jì)算內(nèi)層）4.

結(jié)合Polar軟件舉例說(shuō)明以一個(gè)6層板為例，客戶(hù)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(jì)算

以上理論計(jì)算值為61.33ohm，但選擇的為不蓋綠油的模式，經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)，阻抗對(duì)單端線(xiàn)的影響約2ohm左右，因此，工程理論計(jì)算值為59.33ohm

外層差分計(jì)算

以上理論計(jì)算值為104.21ohm，但選擇的為不蓋綠油的模式，經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)，阻抗對(duì)差分線(xiàn)的影響約8ohm左右，因此，工程理論計(jì)算值為96.21ohm

內(nèi)層單端計(jì)算

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

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

十一、、特殊阻抗屏蔽模式1.

微帶線(xiàn)2.

內(nèi)層單層屏蔽結(jié)合軟件模式說(shuō)明十二、附連邊的制作制作附連邊的目的：由于阻抗線(xiàn)全部設(shè)計(jì)在板內(nèi)，無(wú)法通過(guò)阻抗測(cè)試儀對(duì)板內(nèi)的阻抗線(xiàn)進(jìn)行測(cè)試，因此，工程在拼板的時(shí)候會(huì)在板邊上添加一個(gè)附連邊，附連邊上的阻抗線(xiàn)寬、間距、走線(xiàn)情況等會(huì)模擬板內(nèi)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)試附連邊上的阻抗線(xiàn)，從而側(cè)面反應(yīng)出板內(nèi)的阻抗線(xiàn)的阻抗值，附連邊如圖所示

通過(guò)把阻抗測(cè)試儀的探頭插進(jìn)附連邊上的孔內(nèi)測(cè)出附連邊阻抗線(xiàn)的阻抗值十三、阻抗設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

由于部分客戶(hù)對(duì)阻抗的要求不明確或者文件設(shè)計(jì)不規(guī)范，導(dǎo)致工程制作時(shí)多次反饋確認(rèn)，對(duì)交期造成一定影響，根據(jù)工程部制作阻抗板的經(jīng)驗(yàn)，提出以下優(yōu)化建議：1.

提供明確的阻抗要求，如線(xiàn)寬、間距、阻抗線(xiàn)所在的層、要求阻抗值等2.

屏蔽層設(shè)計(jì)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(huì)對(duì)阻抗的控制有一定影響

3.

由于每個(gè)廠(chǎng)家計(jì)算阻抗都不會(huì)完全按照理論值進(jìn)行，基本上都會(huì)加入廠(chǎng)家獨(dú)有的經(jīng)驗(yàn)值，因此，若客戶(hù)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(hù)提供的疊層結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到阻抗值時(shí)，需與客戶(hù)確認(rèn)修改疊層結(jié)構(gòu)

4.

若廠(chǎng)家通過(guò)調(diào)整層間介質(zhì)厚度仍然無(wú)法達(dá)到阻抗要求，最常用的方法是在不影響阻抗線(xiàn)長(zhǎng)度和電性能的基礎(chǔ)上調(diào)整阻抗線(xiàn)寬，因此，客戶(hù)在下單時(shí)最好能夠明確說(shuō)明線(xiàn)寬是否可以調(diào)整