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阻抗板是否高可靠,華秋有話說

華秋電子 ? 來源:未知 ? 2023-05-26 08:45 ? 次閱讀



隨著高頻高速電子產(chǎn)品的快速發(fā)展,信號傳輸過程更容易出現(xiàn)反射、串擾等信號完整性問題,且頻率越高、傳輸速率越快,信號損耗越嚴重,如何降低信號在傳輸過程中的損耗、保證信號完整性是高頻高速PCB發(fā)展中的巨大挑戰(zhàn)。


在高速PCB設(shè)計中,阻抗匹配顯得尤為重要,為減少在高速信號傳輸過程中的反射現(xiàn)象,必須在信號源、接收端以及傳輸線上保持阻抗的匹配。


一般而言,單端信號線的阻抗取決于它的線寬以及與參考平面之間的相對位置。特性阻抗要求的差分對間的線寬/線距則取決于選擇的PCB疊層結(jié)構(gòu)。


由于最小線寬和最小線距是取決于PCB類型以及成本要求,受此限制,選擇的PCB疊層結(jié)構(gòu)必須能實現(xiàn)板上的所有阻抗需求,包括內(nèi)層和外層、單端和差分線等。對于PCB工廠而言,有阻抗線的板我們俗稱為阻抗板。


?




阻抗影響因素


在高速PCB的設(shè)計中,有經(jīng)驗的工程師,對PCB材料及工藝制程有一定的了解,知道影響阻抗的相關(guān)參數(shù),會提前通過阻抗軟件,如Si9000華秋DFM,選擇相應(yīng)的阻抗模型進行阻抗計,從而得出PCB的阻抗匹配。但是真正要做到預(yù)計的特性阻抗或?qū)嶋H控制在預(yù)計的特性阻抗值的范圍內(nèi)(常規(guī)是±10%以內(nèi)),只有通過PCB生產(chǎn)加工過程的管理與控制才能達到。


PCB制造的角度來講,影響阻抗的關(guān)鍵因素主要有:


影響
關(guān)鍵因素


介質(zhì)厚度(h增加介質(zhì)厚度可以提高阻抗,降低介質(zhì)厚度可以減小阻抗;對多層板而言,介質(zhì)厚度取決于PP片及芯板的厚度。


線寬(w阻抗與線寬成反比,線寬越大,阻抗越小。一般而言,阻抗線在生產(chǎn)過程中線寬公差要控制到5%-10%


銅厚(t減小線厚可增大阻抗,增大線厚可減小阻抗,線的完成銅厚,跟選用的基材銅箔及電鍍過程有關(guān)。


介電常數(shù)(Er不同的板材,介電常數(shù)會有區(qū)別。增加介電常數(shù),可減小阻抗,減小介電常數(shù)可增大阻抗。


阻焊厚度(c印上阻焊會使外層阻抗減少。正常情況下印刷一遍阻焊可使單端下降2歐姆,可使差分下降8歐姆,印刷2遍下降值為一遍時的2倍,當印刷3次以上時,阻抗值不再變化。




從以上因素可以看出,受限于電子產(chǎn)品的外觀、線路導通、信號穩(wěn)定性及散熱性能等影響,一般而言,工程師設(shè)計出的PCB,層數(shù)、板厚、銅厚、尺寸相對是固定的,從而可看出生產(chǎn)出的PCB阻抗要與設(shè)計的阻抗匹配,并控制公差在±10以內(nèi),可調(diào)整的參數(shù)主要是線寬、芯板銅箔厚度、PP片介電常數(shù)、及疊層結(jié)構(gòu)。




疊層設(shè)計基本原則


對于PCB板廠,一般會跟2-3家材料品牌廠家合作,選擇幾種類型的PP,及芯板銅箔做為PCB的原材料,根據(jù)工廠的制程能力、生產(chǎn)工藝來做疊層設(shè)計,并匹配相應(yīng)阻抗。通常而言,不同的疊層結(jié)構(gòu),可做多種阻抗匹配,最終選用哪種阻抗匹配,取決于PCB布線是否合理、信號之間干擾大小等等,也受限于最終的PCB成本,線寬過小,埋盲孔等都會影響最終的成本。這里疊層設(shè)計有一些基本原則:







疊層具有對稱性

阻抗連續(xù)性

元件下面為地層(第2層或者是倒數(shù)第2層)

電源跟地緊耦合

信號層靠近參考層

相鄰信號層拉大間距

信號層夾在電源層與地層之間時,信號層靠近地層

差分間距≤2倍線寬

線寬調(diào)整在4-6mil范圍內(nèi)

板層間半固化片(PP≤3

次外層至少有一張762833132116

半固化片使用順序7628→2116→3313→1080→106




這里要提到一款PCB可制造行分析和PCBA裝配分析神器——華秋DFM,它是華秋電子自主研發(fā)的PCB可制造性分析軟件,作為一款免費的國產(chǎn)軟件,它可以自動生成疊層圖,也可以手動填寫層數(shù)、板厚、銅厚,用疊層圖的介質(zhì)厚度匹配阻抗。便于工程師從更優(yōu)化的PCB設(shè)計去獲取更多的系統(tǒng)裕量,以抵抗加工誤差,也可以提前預(yù)測生產(chǎn)成本。





阻抗板是否高可靠,華秋有話說


PCB設(shè)計好后,驗證方案是否可行,產(chǎn)品是否可靠,最終還是要生產(chǎn)出來才知道,對于帶有阻抗的PCB,華秋是怎么做的呢?通常有以下兩種情況


第一種,客戶提供PCB文件,已明確阻抗要求,及疊層結(jié)構(gòu),可允許小范圍內(nèi)調(diào)整。


針對這種情況,工程設(shè)計一般會檢查制程能力是否能滿足,疊層設(shè)計是否可實現(xiàn),如完全匹配則可按文件進行后續(xù)的步驟;如需要小范圍調(diào)整,工程設(shè)計則會根據(jù)自有板材類型,PP類型,制程能力范圍的線寬、及生產(chǎn)工藝來調(diào)整阻抗的設(shè)計,以滿足客戶的需求。


第二種,客戶提供PCB文件,對阻抗有要求,但未明確疊層結(jié)構(gòu)。


針對這種情況,工程設(shè)計一般會優(yōu)先選擇推薦的疊層結(jié)構(gòu),匹配相應(yīng)的阻抗。




為何優(yōu)選推薦疊層結(jié)構(gòu)?原因有二:


一是華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu),是經(jīng)過10多年成熟的生產(chǎn)驗證,板材性能、生產(chǎn)工藝、過程控制,這都是經(jīng)得起考驗的,從而保證了產(chǎn)品的高可靠。據(jù)了解90%的客戶都會選擇華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu),產(chǎn)品也獲得了廣大客戶的認可。


二是采用華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu),能最大化利用板材,提供板材利用率,從而降低生產(chǎn)成本,也可保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。了解過華秋的朋友都知道,華秋PCB以打樣和中小批量為主,對于這種柔性化生產(chǎn)的PCB板廠,一般會選用拼板方式將多種PCB合拼在一起,顯而易見板材利用率提高了,對客戶而言就是降低了成本;另一方面,合拼的PCB板,如采用相對一致的疊層結(jié)構(gòu),在壓合工序可提高產(chǎn)品質(zhì)量。




下圖是華秋推薦疊層結(jié)構(gòu)其中之一,更多的疊層設(shè)計可參考華秋DFM阻抗計算,也可參考華秋PCB官網(wǎng)推薦疊層。



PCB確定好疊層結(jié)構(gòu)及阻抗匹配后,最后的環(huán)節(jié)就是要將PCB生產(chǎn)出來;PCB生產(chǎn)加工環(huán)節(jié),華秋具備全面的質(zhì)量管理體系,以確保產(chǎn)品的高可靠。


-原料端:優(yōu)質(zhì)的原材料,建滔/生益A級板材

-生產(chǎn)端:成熟的制造工藝,高精度的設(shè)備及規(guī)范的設(shè)備管理

-品控端:全面質(zhì)量管理系統(tǒng),關(guān)鍵工序數(shù)據(jù)實時采集,檢測分析

-管理端:專業(yè)培訓,標準化作業(yè)推進,人機互聯(lián),異常預(yù)警

-體系端:完善的體系證書,ISO9001ISO14001、RoHSIATF16949、UL、CQCREACH





工程師福利,RK3588設(shè)計指導


近期,華秋聯(lián)合瑞芯微、凡億電子,聯(lián)合推出了《RK3588 PCB設(shè)計指導白皮書》,其中針對RK3588做了8層通孔,10層一階HDI,102HDIPCB疊層結(jié)構(gòu),匹配了相應(yīng)的阻抗設(shè)計,供工程師朋友參考。


關(guān)注華秋電子公眾號,回復關(guān)鍵詞白皮書即可下載


此外,華秋PCB工廠根據(jù)RK3588 PCB設(shè)計文件,生產(chǎn)了RK3588demo板,該板可應(yīng)用于智能座艙、智慧大屏、虛擬/增強現(xiàn)實、邊緣計算、IPCNVR、高端平板及ARM PC等行業(yè)領(lǐng)域。



相關(guān)參數(shù)如下:











PCB限時打樣鉅惠福利


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關(guān)于華秋

華秋電子,成立于2011年,是國內(nèi)領(lǐng)先的電子產(chǎn)業(yè)一站式服務(wù)平臺,國家級高新技術(shù)企業(yè)。以“客戶為中心,追求極致體驗”為經(jīng)營理念,布局了電子發(fā)燒友網(wǎng)、方案設(shè)計、元器件電商、PCB 制造、SMT 制造和 PCBA 制造等電子產(chǎn)業(yè)服務(wù),已為全球 30萬+客戶提供了高品質(zhì)、短交期、高性價比的一站式服務(wù)。


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