pcb特性阻抗講義.ppt

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1、講義目錄：講義目錄：定義定義 特性阻抗的引入特性阻抗的引入 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（例子三種互連結構的特性阻抗計算（例子)主要影響因子主要影響因子 如何控制如何控制 小結小結定義定義 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為阻抗。用數學表示阻抗。用數學表示為為：電信號（方波）在

2、電路板中傳播必須有：傳輸線、接地線、兩電信號（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礙作用稱為為特性阻抗。特性阻抗。特性阻抗導入特性阻抗導入什什么么時候開始需要考慮特性阻抗？時候開始需要考慮特性阻抗？當信號在當信號在PCBPCB板導線中傳輸時，若導線的長度接近或則小于信號波長板導線中傳輸時，若導線的長度接近或則小于信號波長的的1/71/7，此時的導線便成，此時的導線便成為為了信號傳輸線，此時就必須進行特性阻抗的了信號傳輸線，此時就必須進行特性阻抗的匹配，否則傳輸線中的信號

3、會與反射回來的信號相互發生干涉現象，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從而使原來的信號失真真，很難實現元件信號之傳送效果甚至無法工作。，很難實現元件信號之傳送效果甚至無法工作。A1A2A1+A2=0特性阻抗控制原則特性阻抗控制原則 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.p 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 特性阻抗控制原則特性阻抗控制原

4、則p 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。特性阻抗控制原則特性阻抗控制原則p 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，這才使得兩者皆歡特性阻抗控制原則特性阻抗控制原則小結：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Z0Z1不反射如果Z1=Z0VS圖1-3三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p Stripline:Ground PlaneATraceDielectricGround PlaneWTHTraceTrace

5、Ground Plane DielectricWABTDTraceGround PlanePower PlaneWTp Microstriplinep Dual stripline: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這三個半經驗公式的缺陷這三個半經驗公式的缺陷p Microstripline公式的應用範圍為2Er15，0.1W/H3.0p 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。pMicrostripline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）p 不考慮線路間的耦合作用(能量損失使

6、阻抗增加）特性阻抗計算（特性阻抗計算（SCI 例子）例子）特性阻抗計算（特性阻抗計算（SCI SCI 例子）例子）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）特性阻抗的主要影響因素特性阻抗的主要影響因素說明：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如何控制（如何控制（CCLCCL）？）？從前邊的說明可以看到

7、，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條件報廢率 0.5%報廢率 5%10%ImpedanceToleranceErdEr/Er dH/HdW/WdT/T dH/HdW/WdT/T 5015%4.05.0%10.2%12.7%50.8%17.6%22%87.9%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1.333=3.99 基板壓合厚度的主要影響因素：p 原材料：玻璃布（不同的布種）p 基材物性(RC、RF、動黏度、GT）p 升溫速率、恆溫時間、壓力、上高壓時間、牛皮紙如何控制（如何控制（CCL）？）？DK值的主要影響因素：p 原材料（玻璃布、樹脂類型）的選擇p 雜質、填料比例、其他添加物及含水量。p 測試樣品的平坦度p 測試環境（溫度、濕度）p 測試頻率如何控制（如何控制（CCL）？）？如何控制（如何控制（PCB）？）？線寬的主要影響因素：p Film制作的精度（考慮補償）p 曝光（UV光密度、對位精度、機台雜質）p 顯影（藥水濃度、雜質、速率）p 蝕刻（藥水濃度、雜質、速率、溫度）小結小結 什么是特性阻抗？（What)為什么考慮特性阻抗？（Why)特性阻抗控制的原則是什么？(What)如何用半經驗公式估計？(How)如何控制需要的特性阻抗值？(How)