《PCB阻抗制作过程控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PCB阻抗制作过程控制（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、阻抗制作过程控制一、目的： 自进入信息时代以来，信号传输高频化和高速数字化的发展是极快的，其应用也越来越广泛， 当今的互联网、物联网、云计算，到即将出现的“工业4.0”（中国版为“中国制造2025”） 等的工业技术和信息技术，都需要信号传输（或处理）高频化或高速数字化。如何保证各种 信号完整性，也就是保证信号质量，成为难题，此时，需要借助传输线理论进行分析，控制 信号线的阻抗匹配成为关键。二阻抗介绍：1、信号完整性在信号在传输过程中，会因为阻抗问题导致损耗或失真，影响传输效果。信号传输图 见图1所示。图1信号传输眼图2、阻抗模块介绍常见的阻抗要求（差分阻抗&特性阻抗），及对应的阻抗线宽、线距、
2、介质层、应用， 如表1、表2。表1差分阻抗要求表2特性阻抗要求袒抗签注H1R鲫呢dm介质捉备注要球霍求96.5-11431080VGA4P119.4-439.4)030DRAM主聲；121.4. 134.6.154.9Zt127 . 203.22116700101.6-152.-1762 S152,4-2541080-主要；101.6. 1448.152.4主要；153.465 101.6-26422116BGA400B3 4-254J080主要;101.6. 109.2150fi主建;160.】椚、:177.K60S101.6 -218.4211637.5 Ci170 2-304 AM狛主舉
3、:1Q.C. !27177 &. 19Q.5 L193.8, 1 眇& 203i561176.2 233 8IQ8037 S177.8-228.6108Q主基 83.E. 91.4.129.52116： 190.555 078.7-289.6J08036Q203.2J080主要:10J.fi. 12721133W177.25410802116xt 199.6, 1眈.20.2500101 6-1271080320241,3、254108Q主聲:10】.氐114.3、127,2116主要t 241.3152 A27.4 1350 2-482.6主甌3302进）励螂卿5三、阻抗影响因素及各因子影响
4、度3.1线宽与阻抗关系线宽与阻抗成反比，线宽越大阻抗越小，线宽越小阻抗越大；线距与阻抗成正比，线 距越大阻抗越大，线距越小阻抗越小。(1 )当外层特性阻抗线宽 W127pm，线宽变化13pm时，阻抗变化4.1030, 当线宽W在127 pmW254 pm时，线宽变化13 pm时，阻抗变化2.71.8 Q;(2)当外层差分阻抗线宽 W152 pm,线宽变化13 pm时，阻抗变化6.704.3 Q；当外层差分阻抗线宽在152pmW254pm时，线宽变化13pm时，阻抗变化 3.702.20 ;线距S114 pm ,线距离变化13 pm,阻抗变化4.103.10,线距 114 pmS 152 pm，
5、线距离变化13 pm，阻抗变化2.502.10。参考图3。综 上，当阻抗线宽 W152 pm时，线宽偏离中值上限或偏离下限对阻抗影响度较大， 如表。Coated Mrcrostrip IB图2夕卜层特性阻抗线宽与阻抗变化关系图Edgc-CoupJd Copied Mtcrostnp 1B图3夕卜层差分阻抗线宽与阻抗变化关系图3.2 介质层厚度与阻抗关系 介质层厚度与阻抗成正比，介质层厚度越厚阻抗越大；介质层厚度薄厚阻抗越小。(1) 当外层特性阻抗介质厚度HW127 ym时，介质厚度变化13 ym,阻抗变化4.2Q3.2Q； 当介质厚度127 ymH229 ym时，介质厚度变化1 ym,阻抗变化
6、2.92.1Q。参考图4。(2) 当外层差分阻抗介质厚度H127 ym时，介质厚度变化13 ym,阻抗变化8.2Q4.2Q； 当介质厚度127 ymH178 ym时，介质厚度变化13 ym,阻抗变化3.5Q2.3Q。参考图5。 综上，当介质层厚度H 5 ym时，介质厚度偏离中值上限或偏离下限对阻抗影响度较大，如 表 4。表4线宽对应阻抗变化外层特件凰抗外匸差分阻执城鉱pmHWIPl27lV.-254W152I52 ErtmEdg*-CupiedCMtsd MicrMbip IB图5夕卜层差分阻抗介质厚度与阻抗变化关系4.1测试板设计阻抗要求及叠构如表5、图6。表5测试板阻抗设计要求物料使用 T
7、1JS0A.励卿科揑层别U1.2L3L4L51.6图6测试板阻抗设计叠构图4.2阻抗测试抽取30根阻抗条进行测试：分别对阻抗条进行阻抗测试，测试前对设备进行校正;阻抗条设计两端测试点，取两端数据测量结果平均值；在针对每层阻抗值整体求平均 值。测试结果如表6、图7。表6阻抗测试结果阻扰姿求值坨阻fit所在层唄損设计值/Q测量得平歸俏4标來偏卑Cpk（过程能力指数与设汁值菱异比恻欲,soL149.0947.750 7S1.17-2.7250L349.254S.30.731.5150L449.254& 310.82L3550L649.780百2.06-2.11如L490.5692.882.10.9?
8、2.56师1 1100.25102.912.071,142.56LS100.31103 85! 6524民h上白无t kr-100L4100.311025(52.为0.85沏毅护衣综上测试结果，阻抗线与设计值存在规律性差异，且单线与差分线也存在规律性差异。图 7 阻抗模块测量值偏离设计值的差分特性对比图 （上线差分、下线单线）4.3 阻抗条切片分析 针对阻抗条进行切片分析，每根阻抗条分别取样两个位置，阻抗线1/3和2/3 位置，阻抗线 两个切片测量数据差异10|im判定为异常数据，进行剔除处理，后取所有切片测试值平均值, 再将整体切片数据求平均值。外层特性线与差分线切片数据统计对比分析如表8、
9、通过切片数据中影响阻抗的所有主要参数都没有显著差异，自然我们想到特性阻抗和差分阻抗的有效Dk反推，看看两者差异有多大。我们利用切片数据的平均值以及阻 抗模块的量测平均值来做计算以预期结果具有统计学意义。Dk值反推L1特性阻抗实测平均值47.7，反推介质有效Dk为4.6 ； L3/4特性阻抗 实测平均值48.3反推混合介质有效Dk为4.5（图8 ）。图 8 特性阻抗 Dk 值反推结果L1差分阻抗实测平均值102.9反推介质有效Dk为4.05； L3/4差分阻抗实测平均值103.2反推混合介质有效Dk为4.1 （图9、图10）。NdnEduipled CuJLEdl IMKruirlip 1B*
10、fi- ElLwnlHd；00 P3W I EmuI、 :：-= -4 _J $沖| 90 IODO f 7B6QCH：HlSiT1iIBMI *B4J 讥nssKc特性阻抗顼目外蔭反KDkIB（模）4计算q与供应裔提供6值差异对比图从以上结果可以看出，同一介质环境下的特性阻抗和差分阻抗的有效 Dk 存在显著的差异， 使用同一值不可靠；以特性阻抗为参考的Dk值比物料供应商提供的数值高出0.40.6,故使 用此数据不可靠，差分阻抗反推的Dk值接近物料供应商提供的数值。四、总结印制电路板阻抗控制时，对影响阻抗因子，不可依照统一标准公差控制，需对线宽WW152 |im, 介质层厚度HW127 |im加严控制；且针对材料有效Dk值需建立数据库，依据材料在实际印 制线路板中不同半固化片厚度（玻纤布）、不同含胶量及不同类型阻抗（差分和特性）进行 Dk 值区分，此过程可能需耗费大量人力财力，但对印制线路板阻抗精准控制发展还是有很 大帮助。
