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线路板PCB阻抗计算


一:通常阻抗计算中常见的模式

 1:表层阻抗

 

2:内层阻抗


 

二,设计中需要的条件

板厚

层数,信号层数,电源层数

基板材料

表面工艺

阻抗值

阻抗公差

铜厚

检验标准

 

 2,从PCB制作的角度来说,影响阻抗阻值有7大关键因素,  介质厚度(H),介电常数(DK),铜厚(T),残铜率,线宽(W),线距(S),阻焊厚度

 a 介质厚度H

        如以下示意图中H的值即为介质厚度,介质的厚度是影响阻抗值的最主要因素,阻抗能否控制的到就看这一点。介质厚度与阻值成正比,增加介质厚度可以提高阻抗值,反之降低介厚度可以减小阻抗值不同的PP(粘合片)有不同的胶含量与厚度,其压合后的实际厚度不相同,所以要根据计算出来的去匹配H的厚度。

b 介电常数(DK)

        介电常数与阻抗成反比,增加介电常数可以减小阻抗,减小介电常数可以增大阻抗,介电常数主要是通过材料材质来控制。不同材料材质的介电常数都不一样,与所用的材料有关,如FR4材料其介电常数大概为3.8-4.8之间,这种材料的介电常数不稳定不适合用在高频电路中。聚四氟乙烯材料其介电常数为2.2-3.9之间,相比FR4要稳定的多,所以常用在高频板中。

       

c 铜厚(T)

       铜厚与阻抗成反比,增加铜厚可以减小阻抗,反之减小铜厚可增大阻抗,铜厚可以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,孤立的线需多补偿,或分上分流铜块,使电流平衡,防止线上的铜厚不均从而影响阻抗。

 

d 线宽线距(W,S,D)

       线宽与阻抗成反比,增加线宽可以减少阻抗,减小线宽可以增大阻抗,线距与阻抗成正比,增加线宽可以增加阻抗,减小线宽可以减少阻抗。线宽的公差一般按+/-10%管控,信号线的有缺口会影响整个测试波形,所以阻抗线不允许有补线,有缺口的情况出现,线宽线距精度主要是通过蚀刻控制,为了保证线宽线距,工艺会根据蚀刻侧蚀量,光绘误码差,线路图形转移误差,对工程底片进行特别工艺补偿,以达到要求的线宽线距。

e 阻焊厚度

         印上阻焊会使外层阻抗减小,阻焊厚度与阻抗成反比,正常情况下印刷一次阻焊可以使单端阻抗下降 2 ohm, 可以使差分阻抗下降5-6 ohm,印刷2次阻焊可以下降两倍。所有有阻抗的板对阻焊厚及阻抗线有没有盖阻焊油要标示清楚。

  

 三:阻抗计算

阻抗计算爱彼电路主要用到的计算软件为Polar-SI9000, 此软件总共包含了93种阻抗计算模式,常用的为文章中开始提到的8种。计算过程中一般会根据要求或文件中是否要用到盖阻焊计算还是不盖阻焊计算。

阻抗计算方法

 外层差分阻抗盖阻焊计算方式

H1   介质厚度 

Er1  介质度的介电常数

W1   线宽

W2  上线宽

S      间距

T      铜厚

C      阻焊的厚度

Er2   阻焊介电常数

此处为什么为产生W1,W2之分,请见下图制作流程。由于生产中蚀刻药水对铜表面的接触充分,而与下面的的接触相对较少,因此蚀刻出来的线宽在放大镜下观看形状为梯形,且W1大于W2,所以有W1和W2之分即为大家所说的上线宽,下线宽这个差一般为0.5-1mil之间,从而能得到更精准的阻抗值。

 铜厚有0.5oz(17um),1oz(35um),2oz(70um)

常用PP(粘合片)的规格型号及相对应的厚度:

阻抗计算涉及参数之粘合片使用考虑流胶填胶后的实际厚度计算方法。


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