实用文档之PCB阻抗值因素与计算方法Word文档格式.docx
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----是影响阻抗值的最主要因素
•增加介质厚度可以提高阻抗,降低介质厚度可以减小阻抗;
•不同的半固化片有不同的胶含量与厚度.其压合后的厚度与压机的平整性、压板的程序有关;
•对所使用的任何一种板材,要取得其可生产的介质层厚度,利于设计计算,而工程设计、压板控制、来料公差是介质厚度控制的关键
2、线宽:
•增加线宽,可减小阻抗,减小线宽可增大阻抗。
•线宽的控制要求在+/-10%的公差内,才能较好达到阻抗控制要求
•信号线的缺口影响整个测试波形,其单点阻抗偏高,使其整个波形不平整,阻抗线不允许补线,其缺口不能超过10%
•线宽主要是通过蚀刻控制来控制。
为保证线宽,根据蚀刻侧蚀量、光绘误差、图形转移误差,对工程底片进行工艺补偿,达到线宽的要求
3、线厚(线路铜厚):
•减小线厚可增大阻抗,增大线厚可减小阻抗;
•线厚可通过图形电镀或选用相应厚度的基材铜箔来控制。
•对铜厚的控制要求均匀,对细线、孤立的线的板加上分流块,其平衡电流,防止线上的铜厚不均,影响阻抗
对cs与ss面铜分布极不均的情况,要对板进行交叉上板,来达到二面铜厚均匀的目的
4、介电常数:
•增加介电常数,可减小阻抗,减小介电常数可增大阻抗,介电常数主要是通过材料来控制。
•不同板材其介电常数不一样,其与所用的树脂材料有关:
FR4板材其介电常数为3.9—4.5,其会随使用的频率增加减小,聚四氟乙烯板材其介电常数为2.2—3.9间
•要获得高的信号传输要求高的阻抗值,从而要低的介电常数
5、阻焊厚度:
•印上阻焊会使外层阻抗减少。
正常情况下印刷一遍阻焊可使单端下降2欧姆,可使差分下降8欧姆,印刷2遍下降值为一遍时的2倍,当印刷3次以上时,阻抗值不再变化。
各参数的影响程度
阻抗设计中考虑的其它因素
•线宽是否能满足电流要求
•叠层结构是否合理
•信号层间的相互干扰
•布线密度的大小
•板材以及半固化片型号的选择
•层间介质厚度是否可满足加工要求
•最终板厚是否可满足客户要求
•我司主要使用的阻抗设计软件为Polar-Si8000
•该软件总共包含了93种阻抗计算模式
•设计中常用的模式有6种,外层选用无阻焊覆盖模式
•外层差分无阻焊模式
•H1:
阻抗线到其参考层的高度
•Er1:
层间介质的介电常数
•W1:
下线宽
•W2:
上线宽
•S1:
线间距
•T1:
铜厚
•内层相邻层屏蔽模式
•其中W1、W2、S1、T1与前面相同
•此种模式关键在于填写正确的H1
•H1与H2的相同点:
都是介质厚度
•H1与H2的不同点:
当芯板与半固化片厚度不等时,H1与H2值的填写正确与否就很重要
蚀刻药水流向
芯板贴膜
W12
H1
曝光显影
退膜蚀刻
•如上图所示,由于生产中蚀刻药水对铜表面接触的充分,而与下方接触相对较弱,因此蚀刻出来的线宽呈梯形,且W1>
W2
•从图中可知,下线宽W1所接触的介质为芯板,因此阻抗计算软件中的H1值即为芯板厚度,Er1、Er2即为对应介质的介电常数
•不包含铜箔厚度板材
(H/H、1/1、2/2、H/1)
–0.10mm0.36mm
–0.13mm0.41mm
–0.15mm0.45mm
–0.18mm0.51mm
–0.21mm0.60mm
–0.25mm0.71mm
–0.30mm0.80mm
•包含铜箔厚度板材
–0.8mm1.0mm
–1.1mm1.2mm
–1.3mm1.4mm
–1.5mm1.6mm
–1.8mm1.9mm
–2.0mm2.5mm
–3.0mm3.2mm
•注:
H/H、1/1、2/2代表芯板两面的铜箔厚度分别为0.5Oz、1Oz、2Oz
•H/1代表芯板两面铜箔厚度分别为0.5Oz和1Oz
1.1常用FR4的半固化片参数
类别
半固化片类型
106
1080
3313
2116
7628
Tg≤170
理论实际厚度(mm)
0.0513
0.0773
0.1034
0.1185
0.1951
介电常数
3.6
3.65
3.85
3.95
4.2
N4000-13
(21130.1054)
0.0663
0.0841
0.0996
0.1351
0.2019
3.7
IT180A、S1000-2B
0.0595
0.0732
0.1042
0.1225
0.2043
3.9
4.15
4.25
4.5
1.2介质层厚度与介电常数(生益及等同材料):
芯板mm
0.051
0.075
0.102
0.13
0.15
0.1
8
0.21
0.25
0.36
0.51
0.71
≥0.8
Mil
2
3.0
4
5.1
5.9
7.0
8.27
10
14.5
20
28
≥31.5
Tg≤170
介电常数
4.1
IT180A
、S1000-2
4.25
4.4
多种半固化片组合的介电常数取其算术值。
板厚精度:
根据来料实测厚度,阻抗设计计算叠层厚度与层间介质层厚度时按来料实际厚度及根据线路分布率进行计算。
下表为常用高TGFR4半固化片在不同条件下的厚度取值(mil),(其中电地层布线率按75%,信号层按25%)仅供参考,实际应按线路分布率来计算。
介质厚度
PP型号
PP标称厚度
0.5oz
Copper/Gnd
Gnd/Gnd
Copper/Signal
GND/signal
Signal/Signal
对应流胶填充厚度----〉
0.16
0.32
0.48
0.64
0.96
2.34
2.18
2.02
1.86
1.7
1.38
2.88
2.72
2.56
2.4
2.23
1.92
3.94
3.78
3.62
3.45
3.14
4.82
4.66
4.34
4.18
3.86
8.04
7.88
7.72
7.56
7.39
7.08
1oz
0.31
0.62
0.93
1.24
2.03
1.72
1.41
1.1
2.57
2.26
1.95
1.64
1.02
3.79
3.48
3.17
2.86
2.24
4.51
3.89
3.58
2.96
7.73
7.42
7.11
6.8
6.18
阻抗计算涉及参数-FR4半固化片使用考虑流胶后的实际厚度计算方法:
类型一:
芯板与铜箔之间(单面填胶)类型二:
内层芯板之间(双面填胶)
实测厚度=理论厚度-铜厚*(1-残铜率)(表层的残铜率取100%,光板残铜率为0)
类型二:
实测厚度=理论厚度-铜厚1*(1-残铜率1)-铜厚2*(1-残铜率2)
阻抗计算涉及参数-内外层铜厚及线宽
标称基铜规格(um)
18
35
70
内层计算铜厚T(mil)
0.65
1.25
外层计算铜厚T(mil)
2.2
2.9
基铜厚
上线宽(mil)W2
下线宽(mil)W1
线距(mil)S1
内层18um
W0-0.1
W0
S0
内层35um
W0-0.4
W0-1.2
外层18um
W0-0.6
W0+0.7
S0-0.7
外层35um
W0-0.9
W0+0.9
S0-0.9
•上表中的参数分别为阻抗计算时的铜厚T1与上、下线宽的取值
•W0和S0分别代表客户设计线宽、线距
阻抗计算涉及参数
•由于我司设计阻抗时采用不覆盖阻焊模式,而实际上阻焊对外层阻抗是有影响的,且客户要求阻抗控制的线一般为覆盖阻焊的,故我司工艺经生产试验总结出阻焊对外层阻抗的影响采取以下公式校正:
(外层不覆盖及内层不需校正)
阻抗计算值Z0(覆盖阻焊)=Z1(不覆盖阻焊)*0.9+3.2
•举例
–要求Z0=50Ohm阻抗
–那么Z1=(50-3.2)/0.9=52欧
–Z1设为SI8000软件计算值。
1.特殊范围阻抗值计算公式:
a.单端阻抗值要求≤40欧姆
外层线路(阻抗线盖阻焊)单端阻抗=SI8000软件(不盖阻焊模式)计算值-1.5欧
外层线路(阻抗线不盖阻焊)单端阻抗=SI8000软件(不盖阻焊模式)计算值
b.差分阻抗值要求≥120欧姆
外层线路(阻抗线盖阻焊)差分阻抗=SI8000软件
(不盖阻焊模式)计算值-8.0欧外层线路(阻抗线不盖阻焊)差分阻抗=SI8000软件
(不盖阻焊模式)计算值
2.双面板差分阻抗
a.介质厚<1.0mm:
按客户要求阻抗-5欧姆(如顾客要求100欧姆,工程按95欧姆设计)b.介质厚≥1.0mm:
按客户要求阻抗-10欧姆
阻抗计算中须注意的问题
•客户若有阻抗控制要求时需提供以下信息:
阻抗控制线宽、所在层、要求阻抗值、板厚、铜厚、层间介质厚度要求(有时可能无)。
可在GERBER文件中说明(一般在孔位图层)或其它文档中进行说明
•根据设计文件选用对应的阻抗计算模式
•输入正确的各项参数
•特别注意H1,H2参数的取值,其线路方向是决定H1,H2区间的关键
结束!
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