阻抗控制目的
确定阻抗控制要求,规范阻抗计算方法,制定阻抗测试COUPON设计指南,确保产品能够满足生产需要和客户要求。
阻抗控制的定义
阻抗的定义
在一定频率下,电子器件传输信号线,相对于参考层,其高频信号或电磁波在传播过程中的电阻称为特性阻抗,它是电阻抗、感性电阻、容性电阻……的矢量和。
阻抗的分类
目前我们常见的阻抗分为:单端(线路)阻抗、差分(动态)阻抗、公共阻抗
这三种情况的阻抗
1. 单端(线)阻抗:英文single-endimpedance,指单根信号线测得的阻抗。
2. 差分(动态)阻抗:英文Differential Impedance,是指差分驱动器在两条等宽、等间距的传输线上测试到的阻抗。
3. 共面阻抗:英文coplanar Impedance,是指信号线在其周围GND/VCC(信号线到其两侧GND/VCC)之间传输时所测试的阻抗(信号线到其两侧GND/VCC的距离相等)。
阻抗控制要求由以下条件确定
当信号在PCB导体中传输时,如果导线的长度接近信号波长的1/7,那么导线就成为信号
PCB生产时,根据客户要求决定是否控制阻抗
如果客户要求线宽做阻抗控制,生产时需要控制线宽的阻抗。
阻抗匹配三要素:
输出阻抗(原有源部分)、特性阻抗(信号线)、输入阻抗(无源部分)
(PCB板)阻抗匹配
当信号在PCB上传输时,PCB板的特性阻抗必须与头尾元件的电子阻抗相匹配。一旦阻抗值超出容限,传输的信号能量就会发生反射、散射、衰减或延迟,导致信号不完整和信号失真。阻抗影响因素:
Er:介电常数,与阻抗值成反比,介电常数根据新提供的《板材介电常数表》计算。
H1、H2、H3等:线路层与接地层之间的介质厚度,与阻抗值成正比。
W1:阻抗线线宽; W2:阻抗线宽,与阻抗成反比。
A:当内底铜为HOZ时,W1=W2+0.3mil;内底铜为1OZ,W1=W2+0.5mil;当内底铜为2OZ时W1=W2+1.2mil。
B:外基铜为HOZ时,W1=W2+0.8mil;当外基铜为1OZ时,W1=W2+1.2mil;当外基铜为2OZ时,W1=W2+1.6mil。
C:W1 为原始阻抗线宽。 T:铜厚,与阻抗值成反比。
A:内层为基板铜厚,HOZ按15μm计算; 1OZ按30μm计算; 2OZ是按65μm计算的。
B:外层为铜箔厚度+镀铜厚度,取决于孔铜规格,底层铜为HOZ时,孔铜(平均20μm,最小18μm),表铜按45μm计算;孔铜(平均25μm,最小20μm),表铜按50μm计算;孔铜单点最小25μm,表铜按55μm计算。
C:底层铜为1OZ时,孔铜(平均20μm,最小18μm),表铜按55μm计算;孔铜(平均25μm,最小20μm),表铜按60μm计算;孔铜单点最小25μm,表铜按65μm计算。
S:相邻线与线之间的间距,与阻抗值(差分阻抗)成正比。
1. C1:基板阻焊厚度,与阻抗值成反比;
2. C2:线路表面焊锡电阻厚度,与阻抗值成反比;
3. C3:线间厚度,与阻抗值成反比;
4. CEr:阻焊剂的介电常数,与阻抗值成反比。
A:印刷一次阻焊油墨,C1值为30μm,C2值为12μm,C3值为30μm。
B:印刷两次阻焊油墨,C1值为60μm,C2值为25μm,C3值为60μm。
C:CEr:按3.4计算。
适用范围:外电阻焊前差动阻抗计算
参数说明。
H1:外层与VCC/GND之间的介质厚度
W2:阻抗线面宽度
W1:阻抗线底部宽度
S1:差动阻抗线间隙
Er1:介质层介电常数
T1:线路铜厚,包括基板铜厚+电镀铜厚
适用范围:外层电阻焊后差动阻抗计算
参数说明。
H1:外层与VCC/GND之间的介质厚度
W2:阻抗线面宽度
W1:阻抗线底部宽度
S1:差动阻抗线间隙
Er1:介质层介电常数
T1:线路铜厚,包括基板铜厚+电镀铜厚
CEr:阻抗介电常数
C1:基板抗蚀剂厚度
C2:线面抗蚀剂厚度
C3:差动阻抗行间抗蚀剂厚度
阻抗测试COUPON的设计
优惠券添加位置
阻抗测试COUPON一般放置在PNL的中间,不允许放置在PNL板的边缘,除非特殊情况(如1PNL=1PCS)。
优惠券设计注意事项
为了保证阻抗测试数据的准确性,COUPON设计必须完全模拟板内线路的形式,如果板周围的阻抗线有铜保护,则应设计COUPON来代替保护线;如果板子电阻线是“蛇”走线,那么COUPON也需要设计成“蛇”走线。如果板内的电阻线是“蛇”走线,那么COUPON也应该设计成“蛇”走线。
阻抗测试COUPON设计规范
单端(线路)阻抗:
测试COUPON主要参数:
1. A:测试孔径∮1.20MM(2X/COUPON),这是测试仪探头的尺寸
2. B:测试定位孔:统一按∮2.0MM生产(3X/COUPON),锣板定位用; C:两个测试孔间距3.58MM
差分(动态)阻抗
测试COUPON主要参数: A:测试孔直径∮1.20MM(4X/COUPON),其中两个为信号孔,另外两个为接地孔,均为测试仪探头尺寸; B:测试定位孔:统一按∮2.0MM(3X/COUPON)生产,锣板定位用; C:两个信号孔间距为:5.08MM,两个接地孔间距为:10.16MM。
设计优惠券笔记
1. 保护线与阻抗线之间的距离需要大于阻抗线的宽度。
2. 阻抗线长度一般设计在6-12INCH范围内。
3. 相邻信号层最近的 GND 或 POWER 层是阻抗测量的接地参考层。
4. GND 和 POWER 两层之间添加的信号线的保护线不应遮挡 GND 和 POWER 层之间任何一层的信号线。
5. 两个信号孔引出差分阻抗线,两个接地孔必须同时在参考层接地。
6. 为了保证镀铜的均匀性,需要在外侧空板位置添加抢电PAD或铜皮。
差分共面阻抗
测试COUPON主要参数:相同差分阻抗
差分共面阻抗型:
1. 参考层与阻抗线处于同一电平,即阻抗线被周围的GND/VCC包围,周围的GND/VCC就是参考层。 POLAR软件计算模式见4.5.3.8; 4.5.3.9; 4.5.3.12.
2. 参考层是同一层的GND/VCC以及与信号层相邻的GND/VCC层。 (阻抗线被周围的GND/VCC包围,周围的GND/VCC为参考层)。
