沒(méi)有阻抗控制的話(huà),將引發(fā)相當(dāng)大的信號(hào)反射和信號(hào)失真,導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗。常見(jiàn)的信號(hào),如PCI總線(xiàn)、PCI-E總線(xiàn)、USB、以太網(wǎng)、DDR內(nèi)存、LVDS信號(hào)等,均需要進(jìn)行阻抗控制。阻抗控制最終需要通過(guò)PCB設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),對(duì)PCB板工藝也提出更高要求,經(jīng)過(guò)與PCB廠的溝通,并結(jié)合EDA軟件的使用,按照信號(hào)完整性要求去控制走線(xiàn)的阻抗。不同的走線(xiàn)方式都是可以通過(guò)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的阻抗值。微帶線(xiàn)(microstrip line)它由一根帶狀導(dǎo)線(xiàn)與地平面構(gòu)成,中間是電介質(zhì)。如果電介質(zhì)的介電常數(shù)、線(xiàn)的寬度、及其與地平面的距離是可控的,則它的特性阻抗也是可控的,其精確度將在±5%之內(nèi)。
帶狀線(xiàn)(stripline)
帶狀線(xiàn)就是一條置于兩層導(dǎo)電平面之間的電介質(zhì)中間的銅帶。如果線(xiàn)的厚度和寬度,介質(zhì)的介電常數(shù),以及兩層接地平面的距離都是可控的,則線(xiàn)的特性阻抗也是可控的,且精度在10%之內(nèi)。
多層板的結(jié)構(gòu)
為了很好地對(duì)PCB進(jìn)行阻抗控制,首先要了解PCB的結(jié)構(gòu):
通常我們所說(shuō)的多層板是由芯板和半固化片互相層疊壓合而成的,芯板是一種硬質(zhì)的、有特定厚度的、兩面包銅的板材,是構(gòu)成印制板的基礎(chǔ)材料。而半固化片構(gòu)成所謂的浸潤(rùn)層,起到粘合芯板的作用,雖然也有一定的初始厚度,但是在壓制過(guò)程中其厚度會(huì)發(fā)生一些變化。
通常多層板最外面的兩個(gè)介質(zhì)層都是浸潤(rùn)層,在這兩層的外面使用單獨(dú)的銅箔層作為外層銅箔。外層銅箔和內(nèi)層銅箔的原始厚度規(guī)格,一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ約為35um或1.4mil)三種,但經(jīng)過(guò)一系列表面處理后,外層銅箔的最終厚度一般會(huì)增加將近1OZ左右。內(nèi)層銅箔即為芯板兩面的包銅,其最終厚度與原始厚度相差很小,但由于蝕刻的原因,一般會(huì)減少幾個(gè)um。
多層板的最外層是阻焊層,就是我們常說(shuō)的“綠油”,當(dāng)然它也可以是黃色或者其它顏色。阻焊層的厚度一般不太容易準(zhǔn)確確定,在表面無(wú)銅箔的區(qū)域比有銅箔的區(qū)域要稍厚一些,但因?yàn)槿鄙倭算~箔的厚度,所以銅箔還是顯得更突出,當(dāng)我們用手指觸摸印制板表面時(shí)就能感覺(jué)到。
PCB的參數(shù)
不同的印制板廠,PCB的參數(shù)會(huì)有細(xì)微的差異,通過(guò)與電路板廠技術(shù)支持的溝通,得到該廠的一些參數(shù)數(shù)據(jù):
表層銅箔:可以使用的表層銅箔材料厚度有三種:12um、18um和35um。加工完成后的最終厚度大約是44um、50um和67um。
芯板:我們常用的板材是S1141A,標(biāo)準(zhǔn)的FR-4,兩面包銅,可選用的規(guī)格可與廠家聯(lián)系確定。
半固化片
規(guī)格(原始厚度)有7628(0.185mm),2116(0.105mm),1080(0.075mm),3313(0.095mm ),實(shí)際壓制完成后的厚度通常會(huì)比原始值小10-15um左右。同一個(gè)浸潤(rùn)層最多可以使用3個(gè)半固化片,而且3個(gè)半固化片的厚度不能都相同,最少可以只用一個(gè)半固化片,但有的廠家要求必須至少使用兩個(gè)。如果半固化片的厚度不夠,可以把芯板兩面的銅箔蝕刻掉,再在兩面用半固化片粘連,這樣可以實(shí)現(xiàn)較厚的浸潤(rùn)層。
阻焊層:銅箔上面的阻焊層厚度C2≈8-10um,表面無(wú)銅箔區(qū)域的阻焊層厚度C1根據(jù)表面銅厚的不同而不同,當(dāng)表面銅厚為45um時(shí)C1≈13-15um,當(dāng)表面銅厚為70um時(shí)C1≈17-18um。
導(dǎo)線(xiàn)橫截面:我們會(huì)以為導(dǎo)線(xiàn)的橫截面是一個(gè)矩形,但實(shí)際上卻是一個(gè)梯形。以TOP層為例,當(dāng)銅箔厚度為1OZ時(shí),梯形的上底邊比下底邊短1MIL。比如線(xiàn)寬5MIL,那么其上底邊約4MIL,下底邊5MIL。上下底邊的差異和銅厚有關(guān),下表是不同情況下梯形上下底的關(guān)系。