pcb特性阻抗講義.ppt

定義 大家知道在一塊完整的電路板里邊，主要有如下几種電子元器件：電阻、電容、電感。電信號通過這些電子元件在時，伴隨能量的損失會有不同程度的阻礙作用，我們統稱這些負作用為阻抗。用數學表示為： 電信號（方波）在電路板中傳播必須有：傳輸線、接地線、兩者間的電介質，這三樣東西在信號傳輸的瞬間所表示出來的阻礙作用稱為特性阻抗。 特性阻抗導入 特性阻抗控制原則 特性阻抗控制原則 特性阻抗控制原則 特性阻抗控制原則 三種互連結構的特性阻抗計算 三種互連結構的特性阻抗計算 特性阻抗計算（SCI 例子） 特性阻抗計算（SCI 例子） 特性阻抗的主要影響因素 如何控制（CCL）？ 如何控制（CCL）？ 如何控制（CCL）？ 如何控制（PCB）？ 講義目錄： 定義 特性阻抗的引入 特性阻抗控制原則 三種互連結構的特性阻抗計算（例子) 主要影響因子 如何控制 小結 什么時候開始需要考慮特性阻抗？ 當信號在PCB板導線中傳輸時，若導線的長度接近或則小于信號波長的1/7，此時的導線便成為了信號傳輸線，此時就必須進行特性阻抗的匹配，否則傳輸線中的信號會與反射回來的信號相互發生干涉現象，從而使原來的信號失真，很難實現元件信號之傳送效果甚至無法工作。 A1 A2 A1+A2=0 数字系统之多层板讯号线（Signal Line）中，当出现方波讯号的传输时，可将之假想成为软管（hose）送水浇花。一端于手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头. 情形一：力过度水注射程太远者 一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源，甚至还可能因强力水压无处宣泄導致接口脫落 情形二：挤压力不足以致射程太近者 照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲，唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。 理想情形：当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程正确洒落在目标 ，這才使得兩者皆歡 小結：阻抗控制其實就是讓系統中每一個部份都具有相同的阻抗值，而其目的則在消除介面的反射雜訊。 法線 入射波 透射波 反射波 Z0 Z1 不反射 如果Z1=Z0 V S 圖1-3 Stripline : Ground Plane A Trace Dielectric Ground Plane W T H Trace Trace Ground Plane Dielectric W A B T D Trace Ground Plane Power Plane W T Microstripline Dual stripline : 這三個半經驗公式的缺陷 Microstripline公式的應用範圍為2Er15，0.1W/H3.0 Stripline 的公式假設為線路上下的絕緣層厚度相等，且應用範圍為 W/H 0.7，T/H 0.7。 Microstripline表面不蓋綠漆，在覆蓋綠漆後，阻抗值將降低 （更不易進入綠漆，能耗減少） 不考慮線路間的耦合作用(能量損失↑使阻抗增加） D=0.0036+0.004,W=0.00325,T=0.0006,Er=4.16 把以上參數代入公式2，特性阻抗為44歐姆。（沒有考慮耦合） 說明：1.從以上結果看來，介質厚度對特性阻抗的影響最 大，其次線寬和介電常數，最后是線高（銅厚） 計算方法：把各個變量各增加或者減少10% 2.方法1計算不夠嚴格，因為方程為非線性，應該要用數學中 的全微分法計算，但是兩者在這里計算結果是差不多的 從前邊的說明可以看到，覆銅板在生產過程中必須對板厚和DK進行控制，以達到特殊特性阻抗的設計要求 dT/T dW/W dH/H dT/T dW/W dH/H dEr/Er Er Tolerance Impedance 87.9% 22% 17.6% 50.8% 12.7% 10.2% 5.0% 4.0 15% 50 報廢率 5% ~ 10% 報廢率 0.5% 條件 介質厚度變化在10.2%內，意味著大概得控制在4?范圍內，所以廠內的板厚管控CPK最低標准為B級以上，即1.33×3 ?=3.99 ? 基板壓合厚度的主要影響因素： 原材料：玻璃布（不同的布種） 基材物性(RC、RF、動黏度、GT） 升溫速率、恆溫時間、壓力、上高壓時間、牛皮紙 DK值的主要影響因素： 原材料（玻璃布、樹脂類型）的選擇 雜質、填料比例、其他添加物及含水量。 測試樣品的平坦度 測試環境（溫度、濕度） 測試頻率 線寬的主要影響因素： Film制作的精度（考慮補償） 曝光（UV光密度、對位精度、機台雜質） 顯影（藥水濃度、雜質、速率） 蝕刻（藥水濃度、雜質、速率、溫度）