6層實(shí)例疊層阻抗計(jì)算實(shí)戰(zhàn)視頻教程-凡億PCB

Pcbbar · 發(fā)表于 2017-8-19 15:36:22

時(shí)長(zhǎng)：77分鐘大�。�100MB

隨著PCB信號(hào)切換速度不斷增長(zhǎng)，當(dāng)今的pcb設(shè)計(jì)廠商需要理解和控制PCB跡線的阻抗。相應(yīng)于現(xiàn)代數(shù)字電路較短的信號(hào)傳輸時(shí)間和較高的時(shí)鐘速率，PCB跡線不再是簡(jiǎn)單的連接，而是傳輸線。

　在實(shí)際情況中，需要在數(shù)字邊際速度高于1ns或模擬頻率超過(guò)300Mhz時(shí)控制跡線阻抗。PCB跡線的關(guān)鍵參數(shù)之一是其特性阻抗（即波沿信號(hào)傳輸線路傳送時(shí)電壓與電流的比值）。印制電路板上導(dǎo)線的特性阻抗是電路板設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)，特別是在高頻電路的PCB設(shè)計(jì)中，必須考慮導(dǎo)線的特性阻抗和器件或信號(hào)所要求的特性阻抗是否一致，是否匹配。所以在PCB設(shè)計(jì)中我們就必須考慮到阻抗匹配的概念對(duì)設(shè)計(jì)的走線線寬進(jìn)行計(jì)算！！是高速設(shè)計(jì)的必備環(huán)節(jié)

疊層和阻抗設(shè)計(jì)在每個(gè)高速PCB設(shè)計(jì)當(dāng)中都需要用到，很多網(wǎng)友老是在問(wèn)我的板子的走線需要走多寬？差分線的線寬和間距怎么走？我怎么知道他是控制多少阻抗？此視頻就是針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解答，并進(jìn)行實(shí)例演示。視頻講解了常見(jiàn)的疊層阻抗模型及列出來(lái)了常見(jiàn)板材的芯板（Core）厚度、PP片厚度參數(shù)，講解了如何正確的選擇模型并根據(jù)阻抗要求計(jì)算線寬和間距大小。

6層板的阻抗計(jì)算是一個(gè)比較典型的節(jié)點(diǎn)，作者選此案例對(duì)大家進(jìn)行一個(gè)詳盡的講解，這樣大家也不用老是糾結(jié)自己板子的走線線寬間距的情況了，視頻提供的案例大家可以多計(jì)算練習(xí)下，然后和我們視頻講解的對(duì)比一下，不懂的可以直接問(wèn)我們。

學(xué)習(xí)完我們的視頻之后，可以加入到我們的售后服務(wù)群，方便大家技術(shù)交流和我們的售后技術(shù)，視頻的案例完成了的和沒(méi)完成的都可以找客服索要，方便自己練習(xí)之用！同時(shí)也可以認(rèn)識(shí)更多行業(yè)的朋友，為自己拓寬下人脈，最后祝各位學(xué)習(xí)的朋友新的一年夢(mèng)想成真，賺到更多錢(qián)，完成自己新一年定的目標(biāo)，學(xué)習(xí)是對(duì)自己的投資，學(xué)會(huì)PCB設(shè)計(jì)可以對(duì)自己的工資或者事業(yè)都有很大的促進(jìn)作用的，如果再不努力2017年又到來(lái)了，給自己定個(gè)目標(biāo)吧！

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握常見(jiàn)疊層的阻抗模型

2、掌握如何根據(jù)新盤(pán)厚度和PP片厚度疊層出要求的厚度板

3、掌握利用SI9000計(jì)算阻抗值的方法

詳細(xì)阻抗計(jì)算的概念、疊層的參數(shù)、利用SI9000如何計(jì)算阻抗

第一部分：阻抗知識(shí)詳細(xì)介紹

1、特性阻抗的定義

特性阻抗：又稱(chēng)“特征阻抗”，它不是直流電阻，屬于長(zhǎng)線傳輸中的概念。在高頻范圍內(nèi)，信號(hào)傳輸過(guò)程中，信號(hào)沿到達(dá)的地方，信號(hào)線和參考平面（電源或地平面）間由于電場(chǎng)的建立，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流，如果傳輸線是各向同性的，那么只要信號(hào)在傳輸，就始終存在一個(gè)電流I，而如果信號(hào)的輸出電平為V，在信號(hào)傳輸過(guò)程中，傳輸線就會(huì)等效成一個(gè)電阻，大小為V/I，把這個(gè)等效的電阻稱(chēng)為傳輸線的特性阻抗Z。信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中，如果傳輸路徑上的特性阻抗發(fā)生變化，信號(hào)就會(huì)在阻抗不連續(xù)的結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反射。影響特性阻抗的因素有：介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線寬、銅箔厚度。

2、控制阻抗的目的

隨著信號(hào)傳送速度迅猛的提高和高頻電路的廣泛應(yīng)用，對(duì)印刷電路板也提出了更高的要求。印刷電路板提供的電路性能必須能夠使信號(hào)在傳輸過(guò)程中不發(fā)生反射現(xiàn)象，信號(hào)保持完整，降低傳輸損耗，起到匹配阻抗的作用，這樣才能得到完整、可靠、精確、無(wú)干擾、噪音的傳輸信號(hào)。

阻抗匹配在高頻設(shè)計(jì)中是很重要的，阻抗匹配與否關(guān)系到信號(hào)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。而阻抗匹配的目的主要在于傳輸線上所有高頻的微波信號(hào)皆能到達(dá)負(fù)載點(diǎn)，不會(huì)有信號(hào)反射回源點(diǎn)。因此，在有高頻信號(hào)傳輸?shù)腜CB板中，特性阻抗的控制是尤為重要的。

3、計(jì)算阻抗需要的條件

板厚、層數(shù)、基板材料、表面工藝、阻抗值、阻抗公差、銅厚。

4、影響阻抗的因素

介質(zhì)厚度、介電常數(shù)、銅厚、線寬、線距、阻焊厚度

一般，介質(zhì)厚度、線距越大阻抗值越大；介電常數(shù)、銅厚、線寬、阻焊厚度越大阻抗值越小。

①介質(zhì)厚度 H
增加介質(zhì)厚度可以提高阻抗，降低介質(zhì)厚度可以減小阻抗；不同的半固化片有不同的膠含量與厚度.其壓合后的厚度與壓機(jī)的平整性、壓板的程序有關(guān)；對(duì)所使用的任何一種板材,要取得其可生產(chǎn)的介質(zhì)層厚度,利于設(shè)計(jì)計(jì)算，而工程設(shè)計(jì)、壓板控制、來(lái)料公差是介質(zhì)厚度控制的關(guān)鍵。
②線寬 W
增加線寬，可減小阻抗，減小線寬可增大阻抗。線寬的控制要求在+/-10％的公差內(nèi)，才能較好達(dá)到阻抗控制要求信號(hào)線的缺口影響整個(gè)測(cè)試波形，其單點(diǎn)阻抗偏高，使其整個(gè)波形不平整,阻抗線不允許補(bǔ)線，其缺口不能超過(guò)10％
線寬主要是通過(guò)蝕刻控制來(lái)控制。為保證線寬，根據(jù)蝕刻側(cè)蝕量、光繪誤差、圖形轉(zhuǎn)移誤差，對(duì)工程底片進(jìn)行工藝補(bǔ)償，達(dá)到線寬的要求。
③銅厚 T
減小線厚可增大阻抗，增大線厚可減小阻抗；線厚可通過(guò)圖形電鍍或選用相應(yīng)厚度的基材銅箔來(lái)控制。對(duì)銅厚的控制要求均勻,對(duì)細(xì)線、孤立的線的板加上分流塊，其平衡電流，防止線上的銅厚不均，影響阻抗對(duì)cs與ss面銅分布極不均的情況，要對(duì)板進(jìn)行交叉上板，來(lái)達(dá)到二面銅厚均勻的目的。
④介電常數(shù) Er
增加介電常數(shù)，可減小阻抗，減小介電常數(shù)可增大阻抗，介電常數(shù)主要是通過(guò)材料來(lái)控制。不同板材其介電常數(shù)不一樣，其與所用的樹(shù)脂材料有關(guān)：FR4板材其介電常數(shù)為3.9—4.5,其會(huì)隨使用的頻率增加減小,聚四氟乙烯板材其介電常數(shù)為2.2—3.9間要獲得高的信號(hào)傳輸要求高的阻抗值,從而要低的介電常數(shù)。
⑤阻焊厚度
印上阻焊會(huì)使外層阻抗減少。正常情況下印刷一遍阻焊可使單端下降2歐姆，可使差分下降8歐姆，印刷2遍下降值為一遍時(shí)的2倍，當(dāng)印刷3次以上時(shí)，阻抗值不再變化。
第二部分：層疊計(jì)算、參數(shù)計(jì)算、阻抗計(jì)算1、阻抗計(jì)算模式

2、阻抗模型與參數(shù)選擇

H1/H2：阻抗線到其參考層的高度
Er1/Er2：層間介質(zhì)的介電常數(shù)
T1：銅厚
W2：上線寬
W1：下線寬

如上圖所示，由于生產(chǎn)中蝕刻藥水對(duì)銅表面接觸的充分，而與下方接觸相對(duì)較弱，因此蝕刻出來(lái)的線寬呈梯形，且W1>W2。
從圖中可知，下線寬W1所接觸的介質(zhì)為芯板，因此阻抗計(jì)算軟件中的H1值即為芯板厚度。

3、阻抗設(shè)計(jì)常用參數(shù)

注：多種半固化片組合的介電常數(shù)取其算術(shù)值；板厚精度根據(jù)來(lái)料實(shí)測(cè)厚度，阻抗設(shè)計(jì)計(jì)算疊層厚度與層間介質(zhì)層厚度時(shí)按來(lái)料實(shí)際厚度及根據(jù)線路分布率進(jìn)行計(jì)算。
4、板子層壓實(shí)際厚度計(jì)算(6層板為例)
層壓板厚=內(nèi)外層的銅厚+PP片的厚度+芯板的厚

計(jì)算公式
類(lèi)型一：實(shí)測(cè)厚度=理論厚度-銅厚*（1-殘銅率）
類(lèi)型二：實(shí)測(cè)厚度=理論厚度-銅厚1*（1-殘銅率1）-銅厚2*（1-殘銅率2）
注：殘銅率：殘銅率是指板平面有鋪銅的面積和整板面積之比；一般表層的殘銅率取100%。光板的殘銅率為0，一般我們?cè)O(shè)計(jì)中平面層取殘銅率65%，信號(hào)層取殘銅率15%。

2116厚度=0.1185*39.37-1.25*（1-0.65）=4.23mil
1080*2厚度=0.0773*2*39.37-1.25*（1-0.15）-1.25*（1-0.65）=4.59mil
層壓板厚=2.2*2+4.23+20.08+4.59+20.08+4.23+1.25*4=62.61mil=1.59mm
第三部分：6層板阻抗計(jì)算實(shí)例演示（視頻）
表層阻抗=SI9000軟件計(jì)算值（不蓋阻焊模式）*0.9+3.2
內(nèi)層阻抗= SI9000軟件計(jì)算值
L1/6層單端50歐姆走線

L3層單端50歐姆走線

L1/6層差分100歐姆走線

L3層差分100歐姆走線

L1層單端75歐姆、隔層參考L3層走線

L1/L6 微帶線、共面阻抗100歐姆走線

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