關(guān)于阻抗設(shè)計(jì)的建議

深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd.

關(guān)于阻抗控制設(shè)計(jì)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(duì)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(lái)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(jì)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(guó)大陸最早為通信企業(yè)提供PCB的廠商，在1997年就對(duì)該課題進(jìn)行研究和開(kāi)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(wú)繩電話、手機(jī)等同時(shí)也為國(guó)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(zhuān)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(duì)該類(lèi)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(jì)時(shí)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---線條厚度深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd微條線（Microstrip）Z0=[87/(Er+1.41)?]Ln5.98h/(0.8w+t)帶線（Stripline)Z0=[60/Er?]Ln4h/[0.67w(0.8+t/w)]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(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)時(shí)如有阻抗的要求則須考慮該產(chǎn)品的當(dāng)時(shí)的使用頻率。深圳市深南電路有限公司

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ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd我們?cè)陂L(zhǎng)期的加工和研發(fā)的過(guò)程中針對(duì)不同的廠商已經(jīng)摸索出一定的規(guī)律和計(jì)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(shí)，其具體的變化是不同的如7628+2116時(shí)Er是多少，并不是簡(jiǎn)單的算術(shù)平均數(shù)。各種結(jié)構(gòu)的排列在Microstrip&Stripline時(shí)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(shí)對(duì)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(shí)我認(rèn)為在目前傳輸類(lèi)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(guó)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(guó)外比較成熟如日本HITACHI、美國(guó)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(shì)也比較明顯，在PCB上就體現(xiàn)出高層數(shù)，而為保證信號(hào)線的阻抗匹配，相應(yīng)的介質(zhì)也上來(lái)了，板也越來(lái)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(duì)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.,LtdPCB板材介電常數(shù)

介

電

質(zhì)

介電常數(shù)

真

空

1.0

玻璃纖維(GLASS) 6.5

環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy) 3.5 FR4 4.4～5.2

聚四氟乙烯(PTFE) 2.1 PTFE/Glass 2.2～2.6

聚氰酸樹(shù)脂(C.E.) 3.0 C.E./Glass 3.2～3.6 C.E./Quartz 2.8～3.4

聚亞硫胺(Polyimide) 3.2 Polyimide/Glass 4.0～4.6 Polyimide/Quartz 3.5～3.8 BismaleimideTriazine(BT)3.3 BT/Glass4.0

Alumina

9.0

石英(Quartz) 3.9 以上數(shù)據(jù)是在1MHz的條件下測(cè)得的深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdH（介質(zhì)層厚度）該因素對(duì)阻抗控制的影響最大故設(shè)計(jì)中如對(duì)阻抗的寬容度很小的話，則該部分的設(shè)計(jì)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.,Ltd在多層PCB中H一般有兩類(lèi)：A內(nèi)層芯板中H的厚度：雖然材料供應(yīng)商所提供的板材中H的厚度也是由以上三種半固化片組合而成，但其在組合的過(guò)程中必然會(huì)考慮三種材料的特性，而絕非無(wú)條件的任意組合，因此板材的厚度就有了一定的規(guī)定，形成了一個(gè)相應(yīng)的清單，同時(shí)H也有了一定的限制。如0.17mm1/1的芯板為2116*1如0.4mm1/1的芯板為1080*2+7628*1……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(guò)程中銅箔被蝕刻掉的部分很少，則半固化片中樹(shù)脂對(duì)該區(qū)的填充會(huì)很少，則半固化片的厚度損失會(huì)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(guò)程中銅箔被蝕刻掉的部分較多，則半固化片的厚度損失會(huì)很大。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd因此理論上的計(jì)算厚度與實(shí)際操作過(guò)程所形成的實(shí)際厚度會(huì)有差異。故建議設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)該因素應(yīng)予以充分的考慮。同時(shí)我們?cè)诳蛻糍Y料審核的崗位也有專(zhuān)人對(duì)此通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算和校對(duì)。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,LtdW（設(shè)計(jì)線寬）該因素一般情況下是由客戶決定的。但在設(shè)計(jì)時(shí)請(qǐng)充分考慮線寬對(duì)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(lái)看待該問(wèn)題的。深圳市深南電路有限公司

ShenZhenShenNanCircuitsCo.,Ltd以下是我們?cè)诟叨鄬覲CB實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，總結(jié)出來(lái)的一些高多層PCB的結(jié)構(gòu)示例，但必須說(shuō)明的是：這僅僅是一點(diǎn)，不足以說(shuō)明一面的問(wèn)題，僅僅是建設(shè)性的參考。由于時(shí)間和篇幅的限制在此處沒(méi)能將一些目前已經(jīng)成為趨勢(shì)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(jì)算結(jié)果，實(shí)際運(yùn)用時(shí)還需根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行細(xì)化?？紤]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(shí)是客戶與我們共同努力的結(jié)果，因此在實(shí)際加工的過(guò)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(jì)則還有另一種情況針對(duì)不同的需要可以對(duì)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(jì)則還有另一種情況針對(duì)不同的需要可以對(duì)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(jì)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(duì)StriplineZo偏小的情況一般是壓縮Microstrip的介質(zhì)厚度來(lái)增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求針對(duì)不同的需要可以對(duì)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.,Ltd2.0mm12層板的通常配置1080*2

1080*21080*21080*2

1080*2

1080*2其阻抗值一般為以下幾種情況：MicrostripLine=8milZo=50左右

OffsetStripline有兩種可能1.Line=8milZo=30左右2.Line=8milZo=33左右3.如為背板的設(shè)計(jì)以及調(diào)整內(nèi)部地電的排列還有其他的一些情況出現(xiàn)。針對(duì)StriplineZo偏小的情況一般是增加Stripline的介質(zhì)厚度滿足Zo的需求，通常50ohm的需求該種板會(huì)在3.0mm厚度。針對(duì)不同的需要可以對(duì)左示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改而得。0.21/10.21/10.21/10.21/10.21/1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(duì)StriplineZo偏小的情況一般是縮小Microstrip的介質(zhì)厚度，同時(shí)縮小地地或電電之間的介質(zhì)厚度來(lái)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(duì)不同的需要可以對(duì)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：Microstrip

Line=8milZo=60左右

OffsetStripline有幾種可能

當(dāng)Line=8mil時(shí)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(duì)StriplineZo偏小的情況一般Backboard設(shè)計(jì)Top&Bom層是無(wú)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(lái)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(duì)不同的需要可以對(duì)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3.0mm厚度的結(jié)構(gòu).各層之間的半固化片全部使用1080*2從此種結(jié)構(gòu)的特性上來(lái)看MicrostripLine=8milZo=50左右比較符合常規(guī)要求，但OffsetStripline則可能太小。

針對(duì)StriplineZo偏小的情況，一般Backboard設(shè)計(jì)Top&Bom層是無(wú)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(lái)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(guò)局部的調(diào)整來(lái)滿足要求。針對(duì)不同的需要可以對(duì)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.,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(lái)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(duì)StriplineZo偏小的情況，一般Backboard設(shè)計(jì)Top&Bom層是無(wú)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(lái)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(guò)局部的調(diào)整來(lái)滿足要求。針對(duì)不同的需要可以對(duì)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(wèn)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.,Ltd20層4.0mm左右厚度的結(jié)構(gòu).標(biāo)注的地方為1080+2116，其余的結(jié)構(gòu)為1080+7628從此種結(jié)構(gòu)的特性上來(lái)看，一般情況是屬于backboard的設(shè)計(jì)因此Micro