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(6)电路设计-PCB阻抗控制

 李清龙1023 2023-11-04 发布于安徽

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叠层材料

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常用铜箔厚度类型:1/4OZ;1/3OZ;1/2OZ;1OZ;2OZ;3OZ

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阻抗50欧姆

当通道有端接电阻,上拉电阻或者芯片有ODT的情况下,线路阻抗从40~65欧姆不会导致太大的过冲,如果没有这些端接措施,线路阻抗越高,过冲越大。作者认为反射较厉害的原因是传输线阻抗与芯片的输出阻抗不匹配,如果是接口信号,如网口,USB等,或者是背板——子板这样的互连结构,阻抗失配也都会增加反射。同时,在本文设定的条件下,信号到参考层距离变远导致的阻抗升高,会对串扰产生不利影响,阻抗越高,串扰越大。

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阻抗控制精度10%

阻抗控制,在主要四个影响因素中, Dk值及介电层厚度两项是由胶片特性来决定,所组成的胶片其Dk值可概由下列公式求出. 

Dk=6.01-3.34R     R:  树脂含量 %

下表即为各种胶片、含量、玻纤布规格一览表.

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压合结构设计

(1)优先选用厚度较大的thin core(尺寸稳定性相对较好)

(2)优先选用成本低之PP(对于同种玻璃布型PP,树脂含量高低基本不影响价格) 

(3)优先选用结构对称的结构,避免成品后PCB翘曲。如下图为不称结构,不建议使用。

(4)介质层厚度>内层铜箔厚度×2 

(5)1-2层及n-1/n层间禁止单张使用低树脂含量PP,如7628×1n为层数)

(6)对于有3张或以上的半固化片排在一起或介电层厚度大于25mil,除最外层与最里层使用PP外,中间PP用光板代替

(7)第2层、n-1层为2oz底铜且1-2层及n-1/n层绝缘层厚度<14mil时,禁止使用单张PP,最外层需用高树脂含量PP,如2116、1080;残铜率小于80%的尽量避免使用单张1080PP

(8)内层铜1oz的板,1-2层及n-1/n层使用1张PP时,该PP需选用高树脂含量,除7628×1

(9)内层铜3oz的板禁止用单张PP,一般不用7628,须使用多张树脂含量高的PP,如10610802116……

(10)对于含有无铜区大于3″×3″或1″×5″的多层板,芯板间一般不单张使用PP.

PCB中阻抗的控制与设计,决定着最终产品传输信号的好坏。而在加工PCB环节中,在正常的PCB设计条件下,主要有以下几个因素阻抗产生影响:

1、介质层厚度与阻抗值成正比。

2、介电常数与阻抗值成反比。

3、铜箔厚度与阻抗值成反比。

4、线宽与阻抗值成反比。

5、油墨厚度与阻抗值成反比。

本文将针对PCB的板料公差及阻焊制程做简要的论述。

大多数PCB是要印刷阻焊油墨的。阻焊油墨因为多数是绿色的,而通常被大家叫做绿油

1.防止导体线路之间因为潮气、化学品等因素,造成线路板氧化、腐蚀,从而出现开路、短短路和接触不良等现象的发生。

2.防止在生产及装配元件的过程中因操作不良而导致开路、短路等现象的发生。

3.使线路板在各种酸碱环境与各种温湿度中绝缘,以保证线路板的良好电气性能。

4.塞孔防止各种不良隐患。

阻焊油墨对阻抗的影响

阻焊油墨影响阻抗的因素主要是阻焊油墨的介电常数及覆盖阻抗线的阻焊油厚度两个因素。阻焊对于阻抗的影响而言,油墨的介电常数越低越好。我们通常把阻焊的厚度分为三种:线边、线面、线间。其中线面处的厚度最薄,而两根走线之间因为形成了沟渠效应,油墨厚度最厚。我们在成品铜厚1OZ的情况下,线边按0.6mil,线面按1.0mil,线间按1.4mil来计算。

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阻抗控制建议

以下提出几点设计叠层算阻抗时的注意事项供大家参考:

1,线宽宁愿宽,不要细。这是什么意思呢?因为我们知道制程里存在细的极限,宽是没有极限的。如果到时候为了调阻抗把线宽调细而碰到极限时那就麻烦了,要么增加成本,要么放松阻抗管控。所以在计算时相对宽就意味着目标阻抗稍微偏低,比如单线阻抗50ohm,我们算到49ohm就可以了,尽量不要算到51ohm。

2,整体呈现一个趋势。我们的设计中可能有多个阻抗管控目标,那么就整体偏大或偏小,不要100ohm的偏大,90ohm的偏小。

3,考虑残铜率和流胶量。当半固化片一边或两边是蚀刻线路时,压合过程中胶会去填补蚀刻的空隙处,这样两层间的胶厚度时间会减小,残铜率越小,填的越多,剩下的越少。所以如果你需要的两层间半固化片厚度是5mil,要根据残铜率选择稍厚的半固化片。

4,指定玻布和含胶量。看过板材datasheet的工程师都知道不同的玻布,不同的含胶量的半固化片或芯板的介电系数是不同的,即使是差不多高度的也可能是3.5和4的差别,这个差别可以引起单线阻抗3ohm左右的变化。另外玻纤效应和玻布开窗大小密切相关,如果你是10Gbps或更高速的设计,而你的叠层又没有指定材料,板厂用了单张1080的材料,那就可能出现信号完整性问题。

当然残铜率流胶量计算不准,新材料的介电系数有时和标称不一致,有的玻布板厂没有备料等等都会造成设计的叠层实现不了或交期延后。咋办?最好的办法就是在设计之初让板厂按我们的要求,他们的经验设计个叠层,这样最多几个来回就能得到理想又可实现的叠层了。

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