PCB阻抗管控:

同一傳輸線的阻抗值在范圍內(nèi)(同一傳輸線阻抗波動(dòng)性),還需保證整板不同傳輸線均滿足控制要求(不同傳輸線阻抗一致性)。

圖1 PCB拼版示意圖

圖2 傳輸線TDR測(cè)試曲線

1.如何保證阻抗一致性?

2.如何降低阻抗測(cè)試條與真實(shí)走線之間的阻抗差異?

3.如何提高阻抗控制精度?

圖3 內(nèi)外層阻抗影響因素魚骨圖

設(shè)計(jì)測(cè)試板,綜合分析各因素對(duì)阻抗一致性的影響強(qiáng)弱;

結(jié)合PCB設(shè)計(jì)制造中常見的問題,分析各因素的影響

流程設(shè)計(jì):開料→內(nèi)層圖形→壓合→鉆孔→沉銅→板鍍→外層圖形→圖形電鍍→外層蝕刻→阻焊→沉金→測(cè)試

流程設(shè)計(jì):開料→壓合→蝕刻→測(cè)試

設(shè)計(jì)4層板,采用寬度為177.8μm的線,調(diào)節(jié)間距獲得內(nèi)層殘銅率為0%~100%模塊,外層殘銅率為20%、33%和50%,完成后切片分析拼版不同位置介厚、線寬、銅厚差異,并計(jì)算其對(duì)阻抗的影響。

流程設(shè)計(jì):開料→內(nèi)層圖形→壓合→ 板鍍→ 外層干膜→ 圖形電鍍→外層蝕刻→測(cè)試

圖4 拼版不同位置阻抗及各因素實(shí)測(cè)值:(A)內(nèi)層單端線(B)內(nèi)層差分線

圖5 拼版不同位置阻抗及各因素實(shí)測(cè)值:(C)外層單端線(D)外層差分線

對(duì)于內(nèi)、外層線路,拼版阻抗一致性的最大影響因素是介質(zhì)層厚度的一致性。

介厚一致性差異源于PP填膠:

一是PP流膠差異,會(huì)導(dǎo)致板邊介厚偏薄;

二是圖形分布不均(即殘銅率不一致),導(dǎo)致介厚差異

圖6 不同位置介厚情況(左圖為板邊阻抗條,右圖為圖形)

表1 殘銅率差異導(dǎo)致的介質(zhì)層厚度及阻抗差異

注:阻抗計(jì)算模型為單端微帶線模型,W=10mil,Er=4.

板面不同位置殘銅率對(duì)介厚均勻性及阻抗控制有很大影響

2116PP壓合后介質(zhì)層厚度實(shí)測(cè)

0.5 OZ基銅:殘銅率相差20%,介厚相差約4 μm;

1 OZ基銅:殘銅率相差20%,介厚相差約7 μm。

對(duì)阻抗的影響:

外層線路:介厚相差5 μm,阻抗偏差約1~2ohm;

內(nèi)層線路:介厚相差5 μm ,阻抗偏差約1ohm左右;

介厚層厚度越薄,線寬越小,殘銅率影響越大。

模擬計(jì)算:

殘銅率接近0%和80%時(shí),外層線路阻抗差異:

0.5 OZ 基銅時(shí)相差約4.8 ohm,1 OZ基銅時(shí)相差約8 ohm。

含膠量對(duì)介厚及阻抗影響

圖10 不同規(guī)格PP壓合后厚度和均勻性的三維表征

表2 壓合后各PP片厚度平均值、極差、標(biāo)準(zhǔn)偏差及COV值

不同位置介質(zhì)層厚度差異:106>1080>3313>7628

圖11 不同含膠量PP片壓合后不同位置介厚情況

表3 板邊不同位置與板中間厚度偏差

圖12 不同含膠量PP壓合后介厚差異對(duì)阻抗的影響分析

(H=5mil,Er=4,W=7mil,T=1.8mil)

介厚差異對(duì)阻抗的影響:

板邊與板中間介質(zhì)層厚度差異影響:

外層阻抗線>內(nèi)層阻抗線;

高含膠量的106 PP片對(duì)阻抗的影響均要明顯的大于1080、3313和7628; 當(dāng)阻抗條位置距板邊大于或等于50mm時(shí),板邊和板內(nèi)阻抗差異明顯小于板邊25mm處。

【下篇】高速PCB阻抗一致性研究

本文轉(zhuǎn)自:興森科技