關(guān)于阻抗設(shè)計(jì)的建議

1、深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,隨著通信科技的不斷提升，必然對(duì)PCB的要求也有了相應(yīng)的提高，傳統(tǒng)意義上PCB已受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，以往PCB的最高要求open&short從目前來看已變成PCB的最基本要求，取而代之的是一些為保證客戶設(shè)計(jì)意圖的體現(xiàn)而在PCB上所體現(xiàn)的性能的要求。如阻抗控制等。深南電路公司作為中國大陸最早為通信企業(yè)提供PCB的廠商，在1997年就對(duì)該課題進(jìn)

2、行研究和開發(fā)。到目前為止有“阻抗”控制的PCB已廣泛的應(yīng)用于：SDH、GSM、CDMA、PC、大功率無繩電話、手機(jī)等同時(shí)也為國防科技提供了相當(dāng)數(shù)量的PCB。,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,隨著“阻抗”的進(jìn)一步拓展和延伸，我們作為專業(yè) 的PCB廠商，為能向客戶提供合格的產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)對(duì)該類PCB的合作方面做如下建議。就PCB的阻抗控制而言，其所涉及的面是比較廣泛的。但在具

3、體的加工和設(shè)計(jì)時(shí)我們一般控制其主要因素，具體而言：Er--介電常數(shù)H---介質(zhì)厚度W---線條寬度t---線條厚度,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,微條線（Microstrip）Z0= [87/(Er +1.41)½]Ln5.98h/(0.8w+t)帶線（Stripline)Z0= [60/Er½]Ln4h/ [0.67w(0.8+t/w

4、) ],Er（介電常數(shù)）就目前而言通常情況下選用的材料為FR-4，該種材料的Er特性為隨著加載頻率的不同而變化，一般情況下Er的分水嶺默認(rèn)為1GHZ（高頻）。目前材料廠商能夠承諾的指標(biāo)<5.4（1MHz)根據(jù)我們實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)，在使用頻率為1GHZ以下的其Er認(rèn)為4．2左右1.5—2.0GHZ的使用頻率其仍有下降的空間。故設(shè)計(jì)時(shí)如有阻抗的要求則須考慮該產(chǎn)品的當(dāng)時(shí)的使用頻率。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen S

5、henNan Circuits Co.,Ltd,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,我們在長期的加工和研發(fā)的過程中針對(duì)不同的廠商已經(jīng)摸索出一定的規(guī)律和計(jì)算公式。7628----4.5（全部為1GHz狀態(tài)下)2116----4.2 1080----3.6在不同的層間結(jié)構(gòu)和排列時(shí)，其具體的變化是不同的如7628+2116時(shí)Er是多少，并不是簡單的算術(shù)平均數(shù)。各種結(jié)構(gòu)的排

6、列在Microstrip & Stripline時(shí)所表現(xiàn)出的Er也是不同的。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,FR-4的材料其本身就存在著這種，隨頻率的變化其Er也變化的特性，因此一般情況下，大于2GHZ的使用頻率，同時(shí)對(duì)阻抗又有很高要求的PCB建議使用其它材料。如BT、CE、PTFE…...Er比較穩(wěn)定的材料。同時(shí)我認(rèn)為在目前傳輸類產(chǎn)品上改良的LOW DK材料還

7、是能滿足性能要求的，包括寬帶產(chǎn)品。目前國內(nèi)的廠家也在加緊這方面的研究，但目前至少不是很成熟。國外比較成熟如日本 HITACHI、美國的BI…… 等，但成本壓力較大。,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,通信產(chǎn)品目前集成化的趨勢也比較明顯，在PCB上就體現(xiàn)出高層數(shù)，而為保證信號(hào)線的阻抗匹配，相應(yīng)的介質(zhì)也上來了，板也越來越厚。如24層的背板6mm厚甚至更厚。（已有客戶想在年內(nèi)突破3

8、0層8mm）為有效的控制板厚低Er的材料也孕育而生，且進(jìn)入比較成熟的階段。Low Dk & High Tg的材料Er 在3.5—3.8 Tg160—180有效的控制板厚和Z方向上的膨脹。我們目前已經(jīng)和部分客戶對(duì)HITACHI的LOW DK材料進(jìn)行了認(rèn)證，為進(jìn)一步的批量加工做更充分的準(zhǔn)備。目前大規(guī)模推廣的瓶頸為材料成本的壓力。,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,PC

9、B板材介電常數(shù) 介 電 質(zhì) 介電常數(shù) 真 空 1.0 玻璃纖維(GLASS) 6.5 環(huán)氧樹脂(Epoxy)

10、 3.5 FR4 4.4～5.2 聚四氟乙烯(PTFE) 2.1 PTFE / Glass 2.2～2.6 聚氰酸樹脂(C.E.)

11、 3.0 C.E. / Glass 3.2～3.6 C.E. / Quartz 2.8～3.4 聚亞硫胺(Polyimide) 3.2 Polyimide / Glass

12、 4.0～4.6 Polyimide / Quartz 3.5～3.8 BismaleimideTriazine (BT) 3.3 BT /Glass 4.0 Alum

13、ina 9.0 石英 (Quartz) 3.9 以上數(shù)據(jù)是在1MHz的條件下測得的,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,H（介質(zhì)層厚度）該因素對(duì)阻抗控制的影響最大故設(shè)計(jì)中如對(duì)阻抗的寬容度很小的話，則該部分的設(shè)計(jì)應(yīng)力求準(zhǔn)確

14、 ，F(xiàn)R-4的H的組成是由各種半固化片組合而成的（包括內(nèi)層芯板），一般情況下常用的半固化片為：1080 厚度0.075MM、7628 厚度0.175MM、2116厚 度 0.105MM?！?..,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,在多層PCB中H一般有兩類：A內(nèi)層芯板中H的厚度：雖然材料供應(yīng)商所提供的板材中H的厚度也是由以上三種半固化片組合而成，但其在組合的過程中

15、必然會(huì)考慮三種材料的特性，而絕非無條件的任意組合，因此板材的厚度就有了一定的規(guī)定，形成了一個(gè)相應(yīng)的清單，同時(shí)H也有了一定的限制。如0.17mm 1/1的芯板為 2116*1如0.4mm 1/1的芯板為1080*2+7628*1……,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,B多層板中壓合部分的H的厚度：其方法基本上與A相同但需注意銅層的損失。舉例：如GROUND~GROUN

16、D 或POWER~POWER之間用半固化片進(jìn)行填充，因GROUND、POWER在制作內(nèi)層的過程中銅箔被蝕刻掉的部分很少，則半固化片中樹脂對(duì)該區(qū)的填充會(huì)很少，則半固化片的厚度損失會(huì)很少。反之如SIGNAL~SIGNAL之間用半固化片進(jìn)行填充SIGNAL在制作內(nèi)層的過程中銅箔被蝕刻掉的部分較多，則半固化片的厚度損失會(huì)很大。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,因此理論上的計(jì)算厚度

17、與實(shí)際操作過程所形成的實(shí)際厚度會(huì)有差異。故建議設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)該因素應(yīng)予以充分的考慮。同時(shí)我們在客戶資料審核的崗位也有專人對(duì)此通過軟件進(jìn)行計(jì)算和校對(duì)。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,W（設(shè)計(jì)線寬）該因素一般情況下是由客戶決定的。但在設(shè)計(jì)時(shí)請(qǐng)充分考慮線寬對(duì)該阻抗值的配合性，即為達(dá)到該阻抗值在一定的H、Er和使用頻率等條件下線寬的使用是有一定的限制的。當(dāng)然阻抗控制不僅僅是上述

18、幾因素，上面所提的只是比較而言影響度較大的幾因素，也是從PCB的制造廠商的角度來看待該問題的。,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,以下是我們在高多層PCB實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，總結(jié)出來的一些高多層PCB的結(jié)構(gòu)示例，但必須說明的是：這僅僅是一點(diǎn)，不足以說明一面的問題，僅僅是建設(shè)性的參考。由于時(shí)間和篇幅的限制在此處沒能將一些目前已經(jīng)成為趨勢的做法列出如內(nèi)層使用H/H（半 Oz ）銅

19、箔、Low DK材料……其中的一些數(shù)值是比較粗略的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際運(yùn)用時(shí)還需根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行細(xì)化?？紤]到客戶的需求基本上還是——高多層能薄一點(diǎn)，因此在高層的結(jié)構(gòu)中我們盡可能的舉厚度比較適中的結(jié)構(gòu)。20層以上由于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，同時(shí)是客戶與我們共同努力的結(jié)果，因此在實(shí)際加工的過程中，根據(jù)客戶的具體要求再做具體的探討。如24層 6mm、30層6--8mm…...,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits

20、 Co.,Ltd,2.0mm 8層板的通常配置 1080+7628 1080+7628 1080+7628 1080+7628,其阻抗值一般為兩種情況：Microstrip Line=8mil Zo=70 左右 Offset Stripline 有兩種可能 1. Line=8mil Z

21、o=45 左右 2. Line=8mil Zo=50 左右 3. 如為背板的設(shè)計(jì)則還有另一種情況針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。,0.3 1/1,0.3 1/1,0.3 1/1,,,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,3.0mm 8層板的通常配置 1080+7628*2 7628

22、*2 7628*2 1080+7628*2,其阻抗值一般為兩種情況：Microstrip Line=8mil Zo=80 左右 Offset Stripline 有兩種可能 1. Line=8mil Zo=58 左右 2. Line=8mil Zo=68 左右3.如為背板的設(shè)

23、計(jì)則還有另一種情況針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。,0.5 1/1,0.5 1/1,0.5 1/1,,,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,2.0mm 10層板的通常配置 1080+7628 7628+1080 1080*2 7658+1080 1080+7628,其阻抗值一般為以下幾種情況：Microstrip

24、 Line=8mil Zo=70 左右 Offset Stripline 有兩種可能 1. Line=8mil Zo=33 左右 2. Line=8mil Zo=47 左右 3.如為背板的設(shè)計(jì)已經(jīng)調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對(duì)Stripline Zo偏小的情況一般

25、是壓縮Microstrip 的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,,0.2 1/1,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,2.0mm 12層板的通常配置 1080*2 1080*2 1080*2 1080*2

26、 1080*2 1080*2,其阻抗值一般為以下幾種情況：Microstrip Line=8mil Zo=50 左右 Offset Stripline 有兩種可能 1. Line=8mil Zo=30 左右 2. Line=8mil Zo=33 左右

27、3.如為背板的設(shè)計(jì)以及調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對(duì)Stripline Zo偏小的情況一般是增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求，通常50ohm的需求該種板會(huì)在3.0mm厚度。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,,0.2 1/1,0.2 1/1,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,3.0m

28、m 14層板的通常配置 1080+7628 1080+7628 1080+7628 1080+7628 1080+7628 1080+7628 1080+7628,其阻抗值一般為以下幾種情況：Microstrip Line=8mil Zo=70 左右 Offset Strip

29、line 有兩種可能 1. Line=8mil Zo=33 左右 2. Line=8mil Zo=40 左右 3.如調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對(duì)Stripline Zo偏小的情況一般是縮小Microstrip 的介質(zhì)厚度，同時(shí)縮小地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求，包括采用不同厚度芯

30、板進(jìn)行壓合的方法。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,16層 3.0mm的結(jié)構(gòu)。 1080+2116 1080+2116 2116*2

31、 2116*2 2116*2 2116*2 1080+2116 1080+2116,其阻抗值一般為以下幾種情況：Microstrip Line=8mil Zo=60 左右 Offset Stripline 有幾種可能

32、 當(dāng)Line=8mil時(shí) Zo值在33--50…... 如調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對(duì)Stripline Zo偏小的情況一般Backboard設(shè)計(jì) Top&Bom層是無Microstrip 要求，因此調(diào)整它們的介質(zhì)厚度，調(diào)整地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求，包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的

33、結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。,,0.2 `1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,18層 3.0mm厚度的結(jié)構(gòu).各層之間的半固化片全部使用1080*2,從此種結(jié)構(gòu)的特性上來看Microstrip Line=8mil Zo=50 左右

34、比較符合常規(guī)要求，但Offset Stripline 則可能太小。 針對(duì)Stripline Zo偏小的情況，一般Backboard設(shè)計(jì) Top&Bom層是無Microstrip 要求，因此調(diào)整它們的介質(zhì)厚度，調(diào)整地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求。包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法通過局部的調(diào)整來滿足要求。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的

35、結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。,,0.2 `1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,18層 3.8mm厚度的結(jié)構(gòu). 1080+7628

36、 2116*2 1080+7628,從此種結(jié)構(gòu)的特性上來看Microstrip

37、 Line=8mil Zo=70 左右，比一般常規(guī)的要求偏大，但Offset Stripline 則可能偏小。 針對(duì)Stripline Zo偏小的情況，一般Backboard設(shè)計(jì) Top&Bom層是無Microstrip 要求，因此調(diào)整它們的介質(zhì)厚度，調(diào)整地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo 的需求

38、。包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法通過局部的調(diào)整來滿足要求。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。,,0.2 `1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,,,,,,,,,,,,,,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,20層 3.0--3.2mm厚度的結(jié)構(gòu).各層之間的半固化片全部使用1080*2

39、,此種結(jié)構(gòu)阻抗的狀況和調(diào)整方法與18層3.0mm的情況基本相同，主要的問題是Stripline偏小。,,0.2 `1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,0.2 1/1,深圳市深南電路有限公司ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,20層 4.0mm左右厚度的結(jié)構(gòu).標(biāo)注的 地方為1080+2116，其余的結(jié)構(gòu)為1080+

40、7628,從此種結(jié)構(gòu)的特性上來看，一般情況是屬于backboard的設(shè)計(jì)因此Microstrip就沒了，Offset Stripline 的Zo=33--50（依舊設(shè)計(jì)的層次排列）如想得到50則在設(shè)計(jì)上一定要處理好一些問題，且并非每個(gè)信號(hào)層都能控制到。 針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。,,0.2 `1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,0.2

41、 1/1,0.2 1/1,0.2 1/1,,0.2 1/1,,,,,,,,,,,,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,為使有阻抗要求的PCB在生產(chǎn)加工過程中能得以順利的完成，故我們建議雙方在合作的過程應(yīng)中注意以下幾方面的協(xié)作和溝通。如貴公司的PCB有阻抗控制的要求，則貴公司在提供加工資料時(shí)請(qǐng)?zhí)峁┯凶杩挂蟮脑摼€條的位置、設(shè)計(jì)線寬、阻抗值、相對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層厚度……相關(guān)的參數(shù)。

42、如為差動(dòng)阻抗還需提供差分線之間的間距。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,我們收到貴公司的資料之后，將用POLAR CITS25軟件進(jìn)行核算，如發(fā)現(xiàn)有偏差，我們將及時(shí)通知客戶，同時(shí)在取得客戶同意的條件下對(duì)上述各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到滿足阻抗值的要求。,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,深圳市深南電路有限公司 S

43、henZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,深圳市深南電路有限公司 ShenZhen ShenNan Circuits Co.,Ltd,如該P(yáng)CB其本身的性能是比較特殊的如：RF（射頻）板等，在資料中敬請(qǐng)予以說明，因?yàn)樵擃惏迨遣荒芤愿膭?dòng)線寬來滿足阻抗值的。以上所述僅是我們處于PCB制作廠商的角度，對(duì)阻抗的加工、品質(zhì)控制方面的一些淺薄認(rèn)識(shí)，其必然有很多疏漏之處，敬請(qǐng)諒解?！白杩箍刂啤痹赑CB業(yè)界來講是一個(gè)比