pcb特性阻抗的原理與應用yantat(編輯修改稿)
2025-01-19 06:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (四層主機板多用 2116一張作其介質層 ) 板面的密集平行線 ,在電容電感作用下會造成串擾。除可另外加裝元件予以改善外 ,板子前後兩面應採彼此垂直的佈線法。同一板面之密集線路還可另採階悌式斜向佈線 ,以減少平行長度消除串擾。在四面接腳的SMT大型 IC,其平行密腳之間 ,也呈現(xiàn)電感與電容的串擾 ,改成 BGA球腳封裝體後 ,在電性上自然改善很多 ! 由單一直流線路左手定則可知 ,導線周圍會產(chǎn)生磁場 ,一旦佈線太密則磁場會互相干擾而產(chǎn)生雜訊。若將介質層逼薄後 ,則磁力線可導入大地中而得以減少雜訊 ! 13 九 .阻抗控制與製程及板材的關係 電腦在操作時 ,驅動元件所發(fā)出的訊號 ,將通過 PCB傳輸線到達接受元件。該方波訊號在多層板的訊號線中傳播時 ,其“特性阻抗”值必須要與頭尾元件的“電子阻抗”相匹配 ,訊號中的“能量”才會得到完整的傳輸。 一旦多層板線路品質不良 ,特性阻抗值超出公差時 ,所傳訊號的能量將出現(xiàn)反射 (Felection)、散失 (Dissipation) 、衰減 (Attenuation)或延誤(Delay)等劣化現(xiàn)象 ,嚴重時甚至出現(xiàn)錯誤訊號導致當機 。 唯有對 PCB板材與製程 ,多層板上的 Zo方能符合客戶所要求的允收規(guī)格。由於元件的電子阻抗愈高 ,其傳輸速率才會愈快 ,因此 PCB的特性阻抗值也要隨之提高 ,方能達到匹配元件的要求。唯有在這種觀念下所生產(chǎn)的多層板 ,才算得上高速或高頻訊號所需求的良品。不再是電性O/S Test之所能比擬 ,不良品也幾乎無法重工 ! BAI m p e d a n c eC h a n g eI n c i d e n t E n e r g yR e f l e c t e d E n e r g yT r a n s m i n e d E n e r g y 當元件 A經(jīng)由板面線路向 B發(fā)出訊號 ,若該訊號線的線寬不均 ,造成特性阻抗值起伏變化時 ,則訊號的部分能量會反彈回 A中去 ! 14 現(xiàn)以微條式 (Microstrip)的計算公式為例 ,從公式中探討特性阻抗的歐姆值 (Zo)與板材及製程的關係 : ). .(ln. tW HZo er ??? 80 98541187?r?G r o u n d p l a n eZo與板材的 ?r成反比 當板材的相對透電率 ?r愈低時 ,愈容易提高板中線路的 Zo值 ,而得與高速元件的輸出阻抗值匹配。 Zo與介厚 (H)成正比 增加介質層厚度時會提高 Zo,但此做法不利於雜訊針對接地層之消除 ! Zo與線寬 (W)成反比 逼細 W即可提高 Zo,根據(jù)長久之現(xiàn)場經(jīng)驗 ,此項做法對 Zo的控制最為有效 。 Zo與線厚 (T)成反比 逼薄 T亦可提高 Zo,此法宜採用於正片法全板鍍銅及蓋孔蝕刻 ,乾膜蓋孔前還須精密砂帶均勻減銅 . 由以下四點關係看出 ,欲控制 Zo,PCB業(yè)者能施展的功力的對象僅有 W,H,T, ?r而已 ,由於 ?r的變化非常小 ,銅厚通常已指定 ,因此 H與 W的調整是最有效直接的手段 ! 15 十 .製程中控制的重點 底片環(huán)境須良好之無塵室 ,嚴格控管溫濕度 ,底片線路外緣須平整流暢 ,線寬須符合設計要求 ! 在大面積 Panel上妥善排版 ,增加分散電流用的假陰極 (銅點或銅條 ),妥善放置測試樣本的位置及排版方向 ! 提高酸性蝕銅的支撐能力 ,改善蝕刻因子 ,減少側蝕與殘足 ! AOI檢查 小心找出線路中的缺口與突出 ,對 2GHz高速訊號而言 ,即使 2MIL的缺口也必須報廢 ,不可姑息帶來後患 ! 使用真空壓合機 ,降低壓力減少流膠 ,避免銅皮陵線直接壓在玻璃纖維上 ,儘量保持較多的樹脂量 ,提高“樹脂 /玻璃”之比值 (R/G比 ),抑低板材的 ?r! 削薄面銅 ,逼薄線厚 ,從選購設備上控制蝕刻因子 ,並減少線邊之殘足與銅碎銅渣 ! 裸露微銅線其表面所接觸的是 ?r為 1的空氣 ,故所測 Zo值較高 ,但防焊后所測的 Zo值將出現(xiàn) 1~3Ω的降低 ,其原因是防焊油墨的 ?r在 ,比空氣高出頗多所致 ! 完工後的多層板要儘量避免潮濕吸水 ,因水的 ?r為 75,對 Zo會帶來很大的下降與不穩(wěn)定 ! 16 十一 .阻抗設計 常見類型 ? rG r o u n d P la n e : 通常指傳輸線相對於最近的 Ground層之間的特性阻抗 ,調節(jié)的方式通常以調整線寬 W和介質層厚度 H為主 。 : 通常指兩條傳輸線之間的特性阻抗 ,調節(jié)的方式通常以調整線寬 W與間距 S和介質層厚度 H為主 。 w H Ground Plane S 17 十二 .阻抗設計計算軟體簡介 我們通常使用 CITS25來計算客戶的阻抗設計或是我們自行設置的測試模塊是否符合客戶的特性阻抗需求 以下即為 CITS25的作業(yè)界面 微調式 外 層 微調式 內(nèi)層 差動式 外 層 差動式 內(nèi) 層 例圖說明 註解區(qū)域 參數(shù)調校區(qū) 計算按鈕 計算結果顯示區(qū) 18 微調式 外層 介質層厚度 防焊層厚度 成品線寬 成品線厚 介電系數(shù) 若須計算裸線阻抗用此項 因為 PP介電系數(shù)相差不大 ,通常使用常數(shù) ,若須精確計算 ,則請參考宏仁提供之“不同 PP組合之介電常數(shù)值”填入 ! 以底銅 ,完銅 1OZ之常例 電鍍后成品線厚通常以 ,實際之梯形線截面在粗略計算時可以忽略 ,視 W=W1,再由 W值反推工作片線寬 ! 工作片線寬 = W/ (W7) =W+2 (W7) 19 微調式 內(nèi)層 (單側 ) 線寬梯形線截面在粗略計算時可以忽略 ,視 W=W1,再由 W值加 ~1MIL反推出工作片線寬 ! 線厚則以基板銅厚代入計算 介質層總厚度 成品線寬 基板銅厚 介電系數(shù) 因為 PP介電系數(shù)相差不大 ,通常使用常數(shù) ,若須精確計算 ,則請參考宏仁提供之“不同 PP組合之介電常數(shù)值”填入 ! 傳輸線距相鄰接地層厚度 20 線寬梯形線截面在粗略計算時可以忽略 ,視 W=W1,再由 W值加 ~1MIL反推出工作片線寬 ! 線厚則以基板銅厚代入計算 因為 PP介電系數(shù)相差不大 ,通常使用常數(shù) ,若須精確計算 ,則請參考宏仁提供之“不同 PP組合之介電常數(shù)值”填入 ! 微調式 內(nèi)層 (雙側 ) 介質層總厚度 成品線寬 基板銅厚 介電系數(shù) 傳輸線距相鄰接地層厚度 21 因為 PP介電系數(shù)相差不大 ,通常使用常數(shù) ,若須精確計算 ,則請參考宏仁提供之“不同 PP組合之介電常數(shù)值”填入 ! 差動式 外層 介質層厚度 防焊層厚度 成品線寬 成品線厚 介電系數(shù) 工作片線寬 = W/ (W7) =
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