阻抗匹配和疊層結(jié)構(gòu)課件

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關(guān)于阻抗控制設(shè)計方面的一些建議

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隨著通信科技的不斷提升，必然對PCB的要求也有了相應(yīng)的提高，傳統(tǒng)意義上PCB已受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，以往PCB的最高要求open&short從目前來看已變成PCB的最基本要求，取而代之的是一些為保證客戶設(shè)計意圖的體現(xiàn)而在PCB上所體現(xiàn)的性能的要求。如阻抗控制等。深南電路公司作為中國大陸最早為通信企業(yè)提供PCB的廠商，在1997年就對該課題進(jìn)行研究和開發(fā)。到目前為止有“阻抗”控制的PCB已廣泛的應(yīng)用于：SDH、GSM、CDMA、PC、大功率無繩電話、手機(jī)等同時也為國防科技提供了相當(dāng)數(shù)量的PCB。深圳市深南電路有限公司

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隨著“阻抗”的進(jìn)一步拓展和延伸，我們作為專業(yè)的PCB廠商，為能向客戶提供合格的產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)對該類PCB的合作方面做如下建議。就PCB的阻抗控制而言，其所涉及的面是比較廣泛的。但在具體的加工和設(shè)計時我們一般控制其主要因素，具體而言：Er--介電常數(shù)H---介質(zhì)厚度W---線條寬度t---線條厚度Er（介電常數(shù)）就目前而言通常情況下選用的材料為FR-4，該種材料的Er特性為隨著加載頻率的不同而變化，一般情況下Er的分水嶺默認(rèn)為1GHZ（高頻）。目前材料廠商能夠承諾的指標(biāo)<5.4（1MHz)根據(jù)我們實際加工的經(jīng)驗，在使用頻率為1GHZ以下的其Er認(rèn)為4．2左右1.5—2.0GHZ的使用頻率其仍有下降的空間。故設(shè)計時如有阻抗的要求則須考慮該產(chǎn)品的當(dāng)時的使用頻率。深圳市深南電路有限公司

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ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd我們在長期的加工和研發(fā)的過程中針對不同的廠商已經(jīng)摸索出一定的規(guī)律和計算公式。7628----4.5（全部為1GHz狀態(tài)下)2116----4.21080----3.6在不同的層間結(jié)構(gòu)和排列時，其具體的變化是不同的如7628+2116時Er是多少，并不是簡單的算術(shù)平均數(shù)。各種結(jié)構(gòu)的排列在Microstrip&Stripline時所表現(xiàn)出的Er也是不同的。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdFR-4的材料其本身就存在著這種，隨頻率的變化其Er也變化的特性，因此一般情況下，大于2GHZ的使用頻率，同時對阻抗又有很高要求的PCB建議使用其它材料。如BT、CE、PTFE…...Er比較穩(wěn)定的材料。同時我認(rèn)為在目前傳輸類產(chǎn)品上改良的LOWDK材料還是能滿足性能要求的，包括寬帶產(chǎn)品。目前國內(nèi)的廠家也在加緊這方面的研究，但目前至少不是很成熟。國外比較成熟如日本HITACHI、美國的BI……等，但成本壓力較大。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd通信產(chǎn)品目前集成化的趨勢也比較明顯，在PCB上就體現(xiàn)出高層數(shù)，而為保證信號線的阻抗匹配，相應(yīng)的介質(zhì)也上來了，板也越來越厚。如24層的背板6mm厚甚至更厚。（已有客戶想在年內(nèi)突破30層8mm）為有效的控制板厚低Er的材料也孕育而生，且進(jìn)入比較成熟的階段。LowDk&HighTg的材料Er在3.5—3.8Tg160—180有效的控制板厚和Z方向上的膨脹。我們目前已經(jīng)和部分客戶對HITACHI的LOWDK材料進(jìn)行了認(rèn)證，為進(jìn)一步的批量加工做更充分的準(zhǔn)備。目前大規(guī)模推廣的瓶頸為材料成本的壓力。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdH（介質(zhì)層厚度）該因素對阻抗控制的影響最大故設(shè)計中如對阻抗的寬容度很小的話，則該部分的設(shè)計應(yīng)力求準(zhǔn)確，F(xiàn)R-4的H的組成是由各種半固化片組合而成的（包括內(nèi)層芯板），一般情況下常用的半固化片為：1080厚度0.075MM、7628厚度0.175MM、2116厚度0.105MM?！?..深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdB多層板中壓合部分的H的厚度：其方法基本上與A相同但需注意銅層的損失。舉例：如GROUND~GROUND或POWER~POWER之間用半固化片進(jìn)行填充，因GROUND、POWER在制作內(nèi)層的過程中銅箔被蝕刻掉的部分很少，則半固化片中樹脂對該區(qū)的填充會很少，則半固化片的厚度損失會很少。反之如SIGNAL~SIGNAL之間用半固化片進(jìn)行填充SIGNAL在制作內(nèi)層的過程中銅箔被蝕刻掉的部分較多，則半固化片的厚度損失會很大。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdW（設(shè)計線寬）該因素一般情況下是由客戶決定的。但在設(shè)計時請充分考慮線寬對該阻抗值的配合性，即為達(dá)到該阻抗值在一定的H、Er和使用頻率等條件下線寬的使用是有一定的限制的。當(dāng)然阻抗控制不僅僅是上述幾因素，上面所提的只是比較而言影響度較大的幾因素，也是從PCB的制造廠商的角度來看待該問題的。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd以下是我們在高多層PCB實際生產(chǎn)加工過程中，總結(jié)出來的一些高多層PCB的結(jié)構(gòu)示例，但必須說明的是：這僅僅是一點(diǎn)，不足以說明一面的問題，僅僅是建設(shè)性的參考。由于時間和篇幅的限制在此處沒能將一些目前已經(jīng)成為趨勢的做法列出如內(nèi)層使用H/H（半Oz）銅箔、LowDK材料……其中的一些數(shù)值是比較粗略的計算結(jié)果，實際運(yùn)用時還需根據(jù)實際的情況進(jìn)行細(xì)化。考慮到客戶的需求基本上還是——高多層能薄一點(diǎn)，因此在高層的結(jié)構(gòu)中我們盡可能的舉厚度比較適中的結(jié)構(gòu)。20層以上由于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，同時是客戶與我們共同努力的結(jié)果，因此在實際加工的過程中，根據(jù)客戶的具體要求再做具體的探討。如24層6mm、30層6--8mm…...深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd2.0mm8層板的通常配置1080+76281080+76281080+7628

1080+7628其阻抗值一般為兩種情況：MicrostripLine=8milZo=70左右OffsetStripline有兩種可能1.Line=8milZo=45左右2.Line=8milZo=50左右3.如為背板的設(shè)計則還有另一種情況針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。0.31/10.31/10.31/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd3.0mm8層板的通常配置1080+7628*27628*27628*2

1080+7628*2其阻抗值一般為兩種情況：MicrostripLine=8milZo=80左右OffsetStripline有兩種可能1.Line=8milZo=58左右2.Line=8milZo=68左右3.如為背板的設(shè)計則還有另一種情況針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。0.51/10.51/10.51/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd2.0mm10層板的通常配置1080+76287628+10801080*2

7658+1080

1080+7628其阻抗值一般為以下幾種情況：MicrostripLine=8milZo=70左右OffsetStripline有兩種可能1.Line=8milZo=33左右2.Line=8milZo=47左右3.如為背板的設(shè)計已經(jīng)調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對StriplineZo偏小的情況一般是壓縮Microstrip的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。0.21/10.21/10.21/10.21/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd3.0mm14層板的通常配置1080+7628

1080+76281080+76281080+7628

1080+7628

1080+76281080+7628其阻抗值一般為以下幾種情況：MicrostripLine=8milZo=70左右OffsetStripline有兩種可能1.Line=8milZo=33左右2.Line=8milZo=40左右3.如調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對StriplineZo偏小的情況一般是縮小Microstrip的介質(zhì)厚度，同時縮小地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求，包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法。針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。0.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd16層3.0mm的結(jié)構(gòu)。1080+21161080+21162116*22116*22116*22116*21080+21161080+2116其阻抗值一般為以下幾種情況：MicrostripLine=8milZo=60左右OffsetStripline有幾種可能

當(dāng)Line=8mil時Zo值在33--50…...

如調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對StriplineZo偏小的情況一般Backboard設(shè)計Top&Bom層是無Microstrip要求，因此調(diào)整它們的介質(zhì)厚度，調(diào)整地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求，包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法。針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。0.2`1/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd18層3.8mm厚度的結(jié)構(gòu).1080+76282116*2

1080+7628從此種結(jié)構(gòu)的特性上來看MicrostripLine=8milZo=70左右，比一般常規(guī)的要求偏大，但OffsetStripline則可能偏小。針對StriplineZo偏小的情況，一般Backboard設(shè)計Top&Bom層是無Microstrip要求，因此調(diào)整它們的介質(zhì)厚度，調(diào)整地地或電電之間的介質(zhì)厚度來增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求。包括采用不同厚度芯板進(jìn)行壓合的方法通過局部的調(diào)整來滿足要求。針對不同的需要可以對左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。0.2`1/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd20層3.0--3.2mm厚度的結(jié)構(gòu).各層之間的半固化片全部使用1080*2此種結(jié)構(gòu)阻抗的狀況和調(diào)整方法與18層3.0mm的情況基本相同，主要的問題是Stripline偏小。0.2`1/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/10.21/1深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd為使