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1、P1/P18阻抗控制知識講解TAPOWER/GROUNDSIGNALWSIGNALWTAADPOWER/GROUNDPOWER/GROUNDP2/P18在磁場區裡之條線(STRIPLINE )磁場靜電場*注意: 當電流流動時其磁場就產生. 當有電壓時其靜電場就產生.*注意: 當電流流動時其磁場就產生. 當有電壓時其靜電場就產生.P3/P18阻抗控制需求決定條件 工作頻率(影響rise time) 傳輸線之長度 ( 造成propagation delay ) 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制. 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制.P4/P18傳輸線構成之三要素+傳輸線構
2、成之三要素傳輸線構成之三要素P5/P18阻抗匹配之三個要素阻抗匹配之三個要素阻抗匹配之三個要素P6/P18 阻抗控制設計流程圖 (Impedance Control Design Flow Chart)資料接收 ( Data come-in)阻抗控制設計 ( Impedance Control)製作規範填寫 ( Run-Card Issue)底片設計 ( A/W Design)基板,膠片管制( Material,Preperg Control)壓合厚度管制 (Laminate Thickness Control)電鍍厚鍍管制 (Plating Thickness Control)阻抗量測 (
3、Impedance Measurement)線寬蝕刻管制 (Line Width Etching Control)P7/P18 名 詞 定 義 : 何謂“特性阻抗值” ( Characteristic Impedance, ZO) ? 所用單位為歐姆 ( ohm ; ) . 電子機器傳輸訊號線中,其高頻訊號或電磁波傳播 時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗. 與其電感及電容都有關係,即P8/P18 名 詞 定 義 : 意指PCB之外層Trace,經一介電物質鄰接一整片平面 (solid plane).Microstrip方式提供PCB上之RF壓制, 同時也可容許比 stripline較快之clock及
4、邏輯訊號. 此較快之clock及邏輯訊號是因為較小之耦合電容及 較低之空載傳輸延遲.Microstrip的缺點是此PCB外 部信號層會幅射RF能量進入環境,除非在此層之上下 加入金屬屏蔽.MICRO-STRIPLINETAPOWER/GROUNDSIGNALW 何謂 “ 微條線 ” ( Microstrip ) ?TWAP9/P18 名 詞 定 義 : 信號層介於兩個solid plane (Voltage或Ground)之間, 可達到較佳之幅射防制,但只能用在較低之傳輸速度.因 信號層介於兩個solid planes之間,兩平面間會有電容性 耦合,導致降低高速信號之邊緣速率(edge rat
5、e),Stripline 之電容耦合效應在邊緣速率快於1ns之信號上較為顯著. 使用Stripline的主要效應是對內部trace之RF能量之完整 屏蔽,因而對射頻幅射有較佳之抑制能力. 何謂 “ 條線式 ” ( Stripline ) ?STRIPLINESIGNALWTAADPOWER/GROUNDPOWER/GROUNDWTADAP10/P18 名 詞 定 義 : 何謂 “ 介質常數 ” ? ( Dielectric Constant ) 某一介質材料的電容,與相同條件下以真 空為介質之電容o,兩者之比值(/o) 稱為該材料的介質常數 Dielectric Constant,又稱透電率
6、Permittivity .日文 名詞為誘電率.在傳訊頻率1 MZ下,傳統FR-4 基材之介質常數為4.5 . 每降低10%的Dk值,可以達成大約5%特性阻抗的 提升. P11/P18 名 詞 定 義 : 何謂 “時域反射器”(Time Domain Reflectometry )? (簡稱 TDR ) 利用將入射波發出後,使所產生反射波的大小,與時間之關係,對 不同長度的未知導體(包括一般的電纜線,電路板內的訊號線或 是任何具特性阻抗的導線),量測其阻抗變化的一種裝置. 自主機延著所引出的傳輸線中,發射出一種“電壓“式的階梯波. 該纜線係阻抗值為50的精密同軸傳輸線,將以兩探針式的接 點與P
7、CB板邊測樣(COUPON)之特定通孔接觸,分別連接訊號層 與接地層,對其訊號線進行“特性阻抗”值的量測.一旦訊號線中 存在任何“缺陷”(如線路中的缺口,突出,針孔,壓痕),導致特 性阻抗值變化時,均將產生反射,而在波形上出現不穩之起伏, 於是可測到阻抗值變化,及接收此階梯波並有顯示和分析功能 的示波器.P12/P18 二 . 阻抗之類別 : 特性阻抗 (Characteristic Impedance) 差動阻抗 (Differential Impedance) 共模阻抗 (Common Mode Impedance) 奇模阻抗 (Odd Mode Impedance) 偶模阻抗 (Even
8、 Mode Impedance) (= 1/2倍 特性阻抗;= 1/2倍 差動阻抗) (= 2 倍 共模阻抗)(當二導體與其大地絕緣後,彼此之間的阻抗) (二導線間的量測阻抗) (“將兩導線連接在一起時,導線對大地之間的阻抗關係) (“當兩導線做差動使用時,任一導線對大地之間的阻抗) (“當兩導線用來傳輸兩完全相同且極性一致的信號時, 其任一導線對大地之間的阻抗)P13/P18阻 抗 影 響 之 因 素* A. 介質常數(Dk): 由原物料決定.* B. 線路厚度(T): 由原物料或製程能力決定(PLATING)* C. 線寬(W): 由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH.)*
9、 D. 層間絕緣厚度(H): 由製程能力決定(PREPREG厚度, 殘銅率)P14/P18* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ) 介質厚度& 特性阻抗 介質厚度& 特性阻抗 介質厚度& 特性阻抗 介質厚度& 特性阻抗特性阻抗因素之相互關係 * 線 寬 (W) (與阻抗 Z 之關係為 ) 線寬& 特性阻抗 線寬& 特性阻抗* 線 厚 (T) (與阻抗 Z 之關係為 ) 1W1T 線厚& 特性阻抗 線厚& 特性阻抗* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ) * 介 質 常 數 (Dk) (與阻抗 Z 之關係為 ) Dc1 線厚& 特性阻抗 線厚& 特性阻
10、抗P15/P18阻抗設計COUPON (4 層板)L2 (GROUND)L3 (POWER)L2L4L1L3L2L1 L4SIGNALGROUNDCOMP. SIDEL3SOLD. SIDEL2L4L1L3L2 L3L4L1SIGNALGROUNDP16/P18LAMINATE CONSTRUCTIONS(mm)(mil) CONSTRUCTIONS CONSTRUCTIONSNan-YaEMC0.7531080*10.1041080*20.1142116*12116*10.1351080*22116*10.1561506*10.1662112*21080*20.1871506*17628*1
11、0.2082116*22116*20.2187628*17628*10.25102116*2+1080*10.26102116*22116*20.30122116*37628*1+1080*20.35147628*27628*20.38157628*27628*20.45187628*2+1080*17628*2+1080*1Board Thickness Board ThicknessP17/P18高性能印刷電路板之要求 傳輸速度增快傳輸速度增快 降低高頻下之信號損耗降低高頻下之信號損耗 控制阻抗控制阻抗(Control Impedance)與串音與串音 (Cross Talk) 耐熱性耐熱
12、性, 抗化性佳抗化性佳 吸水性低吸水性低 尺寸安定性尺寸安定性( Dimensional Stability)佳佳 Z-Axis CTE低低 操作性操作性(Processability)佳佳 提昇細線提昇細線, 小小 孔孔, 與多層板與多層板( 6L 以上以上) 良率良率 (Yield) 線路與絕緣層厚度控制線路與絕緣層厚度控制P18/P18高性能基板材料之要求 低介質常數低介質常數 (Dielectric Constant) 低分散係數低分散係數 (Dissipation Factor) 高高 Tg 基板厚度均勻性佳基板厚度均勻性佳 銅面外觀佳銅面外觀佳(pnd 30) X , Y 軸尺寸脹縮值穩定軸尺寸脹縮值穩定(Predictable & Consistent) 板彎板翹板彎板翹(Warp & Twist)低低 膠片膠含量膠片膠含量 (Resin Content) 與膠流量與膠流量 (Resin Flow) 穩穩 定定
