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PCB技術

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PCB阻抗計算方法
2020-09-26
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Author:Dag      Share


在高速PCB設計過程中,PCB 堆疊設計和PCB阻抗計算是第一步。PCB阻抗 計算方法非常成熟,所以不同PCB軟件計算的差異很小。本ipcber以si9000為例。

PCB阻抗計算相對繁瑣,但我們可以總結一些經驗值,幫助提高計算效率。對於常用的FR4、50ohm PCB微帶線,線寬一般等於中等厚度的2倍;50歐姆帶狀線的線寬等於兩平面間介質總厚度的一半,可以幫助我們快速鎖定PCB線寬的範圍。注意計算出來的PCB線寬一般小於這個值。

除了提高計算效率,我們還需要提高PCB計算。您是否經常遇到自己計算的PCB阻抗與PCB廠不一致的情況?有人會說,這與它無關。讓PCB廠直接調整。但是會不會有PCB廠無法調整,讓你放鬆PCB阻抗控制?把產品做好還是一切都在自己掌控之中比較好。

提出以下幾點供大家在設計疊層PCB阻抗計算時參考:

1、PCB線寬宜寬不宜細。這意味著什麼?因為我們知道在PCB製造過程中,細度是有極限的,寬度是沒有極限的。如果為了調整PCB阻抗而縮小PCB的線寬,增加成本或放鬆對PCB阻抗的控制都會很麻煩。因此,計算中的相對寬度意味著目標阻抗略低。例如單線阻抗為50ohm。我們可以計算到49ohm,盡量不要計算到51ohm。

2、大勢所趨。在我們的設計中,可能有多個PCB阻抗控制目標,所以整個PCB阻抗應該大於或小於100歐姆和90歐姆。

3、考慮殘銅率和膠水流量。當預浸料的一側或兩側蝕刻PCB電路時,膠水會在壓製過程中填充蝕刻的間隙,從而減少兩層之間的粘合劑厚度時間。殘銅率越小,填充越多,剩餘越少。因此,如果你需要的兩層預浸料厚度為5MIL,根據殘銅率選擇稍厚的預浸料。

4. 指定玻璃布和膠水含量。看過PCB數據表的工程師都知道,不同膠水含量的玻璃布、半固化晶片或芯板的介電係數是不同的。即使是幾乎一樣的高度,也可能是3.5和4的差別,這個差別會導致單線阻抗變化3歐左右。此外,玻璃纖維的效果與玻璃布窗的大小密切相關。如果您有10Gbps或更高速度的設計,而您的層壓沒有指定材料,而板廠使用的是單張1080 PCB材料,則可能存在信號完整性問題。

當然,殘銅率和膠流量的計算不准確,新材料的PCB介電係數有時與標稱值不一致,一些PCB玻璃布廠沒有備料等都會造成設計無法實現層壓或交貨時間延遲。如何?在設計之初,讓板廠根據我們的要求和他們的經驗設計一個疊層,這樣經過幾輪以上就可以得到理想的、可實現的疊層。

上次我們談到了PCB阻抗計算和工藝規劃之間的一些“權衡藝術”,主要是為了達到PCB阻抗控制的目的,同時也是為了保證工藝加工的便利性,以及盡量降低PCB的成本加工。接下來講講用si9000計算PCB阻抗的具體過程。

如何計算PCB阻抗

對於PCB阻抗計算,堆疊設置是先決條件。首先,必須先設置單板的具體堆棧信息。以下是常見的八層PCB的PCB堆疊信息。以此為例,看看PCB阻抗計算的一些注意事項。

計算PCB阻抗

計算PCB阻抗 

對於信號線,在板上實現可分為微帶線和帶狀線。兩者的差異使得阻抗計算的結構不一致。下面討論兩種常見的PCB阻抗計算案例。

一種。PCB微帶線

PCB微帶線的特點是只有一層參考層被綠油覆蓋。下面是單線(50Ω)和差分線(100Ω)的具體參數設置。

計算PCB阻抗

PCB阻抗  設計注意事項:

1、H1為表層至參考層的介質厚度,不包括參考層的銅厚;

2、C1、C2、C3為綠油厚度。一般綠油的厚度在0.5mil~1mil左右,所以保持默認值就好。厚度對阻抗有輕微影響。這也是為什麼在處理文字時盡量不要在阻抗線上放置絲印的原因。

3、T1的厚度一般是表面銅加電鍍的厚度,1.8mil是0.5oz+電鍍的結果。

4、一般W1為板上線的寬度。由於加工的線是梯形的,所以W2

灣 帶狀線

帶狀線是位於兩個參考平面之間的導線。下面是單線(50Ω)和差分線(100Ω)的具體參數設置。

注意事項:

1、H1為導體與參考層之間的芯線厚度,H2為導體與參考層之間的PP厚度(考慮PP的流動);如圖1所示,如果阻抗線在art03層,H1是gnd02和art03之間的介質厚度,H2是gnd04和art03之間的介質厚度加上銅厚。

2、當ER1和ER2之間的介電常數不同時,可以填入相應的介電常數。

3、T1的厚度一般為內層銅的厚度;貼面為HDI板時,要注意內層是否電鍍。

以上是PCB阻抗線的常用計算。但由於板厚、層數較少,PCB阻抗  線的具體參數無法用上述方法計算。這時候就要考慮PCB的共面阻抗,如下圖所示:

計算PCB阻抗

注意事項:

1、H1為導體與近參考層之間的介質厚度。

2. G1 和 G2 是相鄰地面的寬度。一般來說,越大越好。

3. D1 是到相鄰地面的距離。

問題:了解了基本的PCB阻抗計算後,  單板信號線PCB阻抗與哪些因素有關,它們的關係是什麼(成正比或反比)?