关于阻抗设计的建议-来至深南电路板厂的心水总结

查看全部 · 发表于 2020-10-25 22:13:05

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深南电路公司作为中国大陆最早为通信企业提供PCB的厂商，在1997年就对该课题进行研究和开发。

随着“阻抗”的进一步拓展和延伸，我们作为专业的PCB厂商，为能向客户提供合格的产品和优质的服务对该类PCB的合作方面做如下建议。

Er–介电常数
H—介质厚度
W—线条宽度
t—线条厚度

Z0= [87/(Er +1.41)½]Ln5.98h/(0.8w+t)

Z0= [60/Er½]Ln4h/ [0.67w(0.8+t/w) ]

目前材料厂商能够承诺的指标<5.4（1MHz)

我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。

在不同的层间结构和排列时，其具体的变化是不同的如7628+2116时Er是多少，并不是简单的算术平均数。

FR-4的材料其本身就存在着这种，随频率的变化其Er也变化的特性，因此一般情况下，大于2GHZ的使用频率，同时对阻抗又有很高要求的PCB建议使用其它材料。如BT、CE、PTFE……Er比较稳定的材料。同时我认为在目前传输类产品上改良的LOW DK材料还是能满足性能要求的，包括宽带产品。

通信产品目前集成化的趋势也比较明显，在PCB上就体现出高层数，而为保证信号线的阻抗匹配，相应的介质也上来了，板也越来越厚。如24层的背板6mm厚甚至更厚。（已有客户想在年内突破30层8mm）

Low Dk & High Tg的材料Er 在3.5—3.8 Tg160—180有效的控制板厚和Z方向上的膨胀。

目前大规模推广的瓶颈为材料成本的压力。

介  电  质                               介电常数
真  空                                           1.0
玻璃纤维(GLASS)                         6.5
环氧树脂(Epoxy)                         3.5
FR4                                        4.4～5.2
聚四氟乙烯(PTFE)                         2.1
PTFE / Glass                            2.2～2.6
聚氰酸树脂(C.E.)                         3.0
C.E. / Glass                            3.2～3.6
C.E. / Quartz                         2.8～3.4
聚亚硫胺(Polyimide)                   3.2
Polyimide / Glass                   4.0～4.6
Polyimide / Quartz                3.5～3.8
BismaleimideTriazine (BT)          3.3
BT /Glass                                  4.0
Alumina                                     9.0
石英 (Quartz)                               3.9

H（介质层厚度）该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为：

在多层PCB中H一般有两类：

如0.17mm 1/1的芯板为 2116*1
如0.4mm 1/1的芯板为1080*2+7628*1
……

举例：如GROUND~GROUND 或POWER~POWER之间用半固化片进行填充，因GROUND、POWER在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分很少，则半固化片中树脂对该区的填充会很少，则半固化片的厚度损失会很少。反之如SIGNAL~SIGNAL之间用半固化片进行填充SIGNAL在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分较多，则半固化片的厚度损失会很大。

同时我们在客户资料审核的岗位也有专人对此通过软件进行计算和校对。

但在设计时请充分考虑线宽对该阻抗值的配合性，即为达到该阻抗值在一定的H、Er和使用频率等条件下线宽的使用是有一定的限制的。

以下是我们在高多层PCB实际生产加工过程中，总结出来的一些高多层PCB的结构示例，但必须说明的是：

由于时间和篇幅的限制在此处没能将一些目前已经成为趋势的做法列出如内层使用H/H（半 Oz ）铜箔、Low DK材料……

考虑到客户的需求基本上还是——高多层能薄一点，因此在高层的结构中我们尽可能的举厚度比较适中的结构。