PCB阻抗計(jì)算的可制造性設(shè)計(jì)

問

什么是阻抗？

答

在具有電阻、電感和電容的電路里，對(duì)電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。

問

什么是阻抗匹配？

答

阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間達(dá)到一種適合的搭配。阻抗匹配主要有兩點(diǎn)作用，調(diào)整負(fù)載功率和抑制信號(hào)反射。

影響阻抗的因素

相對(duì)于阻抗變化的關(guān)系（其中一個(gè)參數(shù)變化，假設(shè)其余條件不變），影響阻抗因素如下：

阻抗線寬

阻抗線寬與阻抗成反比，線寬越細(xì)，阻抗越大，線寬越粗，阻抗越低。

介質(zhì)厚度

介質(zhì)厚度與阻抗成正比，介質(zhì)越厚，阻抗越大，介質(zhì)越薄，阻抗越低。

阻抗介電常數(shù)

介電常數(shù)與阻抗成反比，介電常數(shù)越高，阻抗越小，介電常數(shù)越低，阻抗越大。

防焊厚度

防焊厚度與阻抗成反比，在一定厚度范圍內(nèi)，防焊厚度越厚，阻抗越低，防焊厚度越薄，阻抗越大。

銅箔厚度

銅箔厚度與阻抗成反比，銅厚越厚，阻抗越低，銅厚越薄，阻抗越大。

差動(dòng)阻抗

間距與阻抗成正比，間距越大，阻抗越大，其余影響因素則與特性阻抗相同。

共面阻抗

阻抗線距導(dǎo)體的間距與阻抗成正比，間距越大，阻抗越大，其它影響因素則與特性阻抗相同。

阻抗計(jì)算神器驗(yàn)證影響因素

疊層圖制作

這里推薦一款免費(fèi)的國產(chǎn)工具：華秋DFM軟件，它可以自動(dòng)生成疊層圖，也可以手動(dòng)填寫層數(shù)、板厚、銅厚，用疊層圖的介質(zhì)厚度匹配阻抗。

如需調(diào)整疊層結(jié)構(gòu)，軟件里面有自帶板材、半固化片及銅箔的庫，可根據(jù)需要自行選擇。在疊層結(jié)構(gòu)需要更改的參數(shù)位置，點(diǎn)擊右鍵添加、替換或刪除。彈出的窗口是軟件自帶的物料庫，芯板、光板、PP、銅箔可供選擇。

介質(zhì)厚度變化對(duì)阻抗的影響

疊層結(jié)構(gòu)的參數(shù)要保證正確性，半固化片、板材及銅厚參數(shù)不可出錯(cuò)，若板材及半固化片厚度用錯(cuò)，即便是總板厚能夠達(dá)到，疊層結(jié)構(gòu)不對(duì)稱生產(chǎn)的成品板子，也會(huì)導(dǎo)致板翹無法使用，計(jì)算阻抗時(shí)，介質(zhì)厚度如果跟實(shí)際生產(chǎn)有差異，會(huì)導(dǎo)致阻抗值偏大或者偏小，超出要求的公差。

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銅箔厚度變化對(duì)阻抗的影響

疊層結(jié)構(gòu)的銅厚一定選擇準(zhǔn)確，如果銅厚錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致差分阻抗相差20ohm左右，單端阻抗相差10ohm左右，因此而達(dá)不到實(shí)際設(shè)計(jì)要求的阻抗值。例如：要求銅厚1oz，制作疊層是0.5oz，生產(chǎn)按照疊層生產(chǎn)板子，會(huì)導(dǎo)致成品銅厚不夠，線寬載流不夠，導(dǎo)致產(chǎn)品燒板報(bào)廢。

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參考屏蔽層變化對(duì)阻抗的影響

計(jì)算阻抗時(shí)，模板不能選錯(cuò)，需要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)選擇模板，比如單端共面阻抗，直接使用單端模板，阻抗會(huì)相差10ohm左右，導(dǎo)致阻抗超公差，如果是隔層參考的，沒有使用隔層參考的模板，阻抗會(huì)相差幾十個(gè)ohm，導(dǎo)致板子直接報(bào)廢。

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阻抗模板參數(shù)

以下基于華秋的工藝制造說明：

H1：半固化片的介質(zhì)厚度，要填寫殘銅留膠后的介質(zhì)厚度。

Erl：華秋的板材常規(guī)是4.2，如果是特殊板材要填寫板材的介電常數(shù)。

W2：線面寬度在線底寬度W1-0.5mil。

T1：內(nèi)層H/Hoz，銅厚按0.6mil計(jì)算，內(nèi)層1/1oz，銅厚按1.2mil計(jì)算，外層成品銅厚1/1oz，銅厚按1.4mil計(jì)算，外層成品銅厚2/2oz，銅厚按2.4mil計(jì)算。

C1：基材上的阻焊厚度0.8mil。

C2：銅面上的阻焊厚度0.5mil。

C3：差分阻抗線之間的阻焊厚度0.8mil。

CEr：阻焊的介電常數(shù)3.5mil。

殘銅率默認(rèn)是70%，如默認(rèn)的參數(shù)需要調(diào)整，可以在參數(shù)配置里面填寫修改，保存即可。

使用阻抗計(jì)算神器高效生產(chǎn)

文件預(yù)審

1、接收客戶文件后，進(jìn)行文件預(yù)審。檢查客戶文件里面的阻抗線對(duì)應(yīng)的阻抗控制要求參數(shù)是否一致，如發(fā)現(xiàn)不一致的阻抗異常，需要提出異常給客戶確認(rèn)，比如第一層阻抗控制要求6/6/6mil的差分阻抗線，然而在Gerber文件第一層找不到對(duì)應(yīng)的阻抗線，對(duì)于此異常需要與客戶確認(rèn)，并提出建議：①是否忽略阻抗控制要求；②阻抗線跟控制要求是否有偏差，并說明實(shí)際的gerber的阻抗線。

2、核對(duì)gerber文件里面的疊層結(jié)構(gòu)，檢查板厚、銅厚、半固化片的參數(shù)是否能夠?qū)?yīng)華秋DFM里面的物料庫。如疊層結(jié)構(gòu)的芯板厚度在DFM里面找不到，則需要與客戶確認(rèn)，建議更改板厚調(diào)整疊層結(jié)構(gòu)。

3、預(yù)審阻抗線對(duì)應(yīng)的控制要求是否滿足，例如：同層的阻抗線控制要求一樣，介質(zhì)厚度一樣，線寬不一樣，導(dǎo)致兩組阻抗線只能控制一組，此時(shí)需要客戶確認(rèn)，阻抗同層、同介質(zhì)厚度的阻抗下是否能夠統(tǒng)一。

阻抗線挑選及調(diào)整

1、首先需要按照客戶提高的阻抗控制要求，去挑選板內(nèi)對(duì)應(yīng)的阻抗線，挑選阻抗線時(shí)需注意，寧可多選卻不可漏選阻抗線。

2、把挑選的阻抗線移到另外一層，待阻抗計(jì)算完畢，按照計(jì)算的結(jié)果調(diào)整阻抗線，阻抗線按照生產(chǎn)制成能力補(bǔ)償后，再移回板內(nèi)正常制作出生產(chǎn)所需的工具菲林。

匹配疊層結(jié)構(gòu)

1、按照客戶要求的疊層厚度及所用的物料參數(shù)制作疊層圖，計(jì)算阻抗線時(shí)，華秋DFM自動(dòng)讀取疊層圖里面的參數(shù)，使用疊層圖里面的介質(zhì)厚度，計(jì)算線寬線距所需要的介質(zhì)厚度。

2、疊層圖的參數(shù)一定要正確，結(jié)構(gòu)要對(duì)稱，如果參數(shù)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致阻抗偏差很大，疊層不對(duì)稱會(huì)導(dǎo)致無法生產(chǎn)。

3、輸入每層的銅面積，華秋DFM可以自動(dòng)計(jì)算無銅區(qū)域的填膠量，精確計(jì)算阻抗及成品板厚的總厚度。

線寬線距計(jì)算阻抗值

選擇阻抗層，找到阻抗對(duì)應(yīng)的模板，再輸入原始線寬線距，如參考層特別，如隔層參考，需要手動(dòng)選擇參考層，參數(shù)輸入完畢后，點(diǎn)擊全部計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為綠色則計(jì)算正確，為紅色則需要調(diào)整線寬線距或者介質(zhì)厚度。右上角可以更改單位，mil/mm，左下角則可以添加多組阻抗。

保存阻抗計(jì)算參數(shù)文檔

保存阻抗計(jì)算圖，阻抗計(jì)算合格后，“點(diǎn)擊”導(dǎo)出壓合結(jié)構(gòu)/阻抗參數(shù)，把計(jì)算的壓合結(jié)構(gòu)圖及阻抗計(jì)算合格參數(shù)保存為PDF檔，方便以后查詢阻抗計(jì)算的結(jié)果。

阻抗計(jì)算這么多知識(shí)點(diǎn)，肯定很多工程師會(huì)覺得難學(xué)的同時(shí)也記不全吧？所以，強(qiáng)烈推薦使用華秋DFM軟件，可以一鍵計(jì)算阻抗，超簡(jiǎn)單實(shí)用，并且還是免費(fèi)的哦！

在沒有華秋DFM軟件前，工程師們都是用Polar SI9000計(jì)算阻抗，但它不能制作疊層圖，需要先畫好后，再按照介質(zhì)厚度模擬阻抗，非常的不方便。

但是，用了華秋DFM軟件后，計(jì)算阻抗只需幾個(gè)步驟，輸入相關(guān)參數(shù)，就能得到想要的結(jié)果，直接提升幾倍的工作效率！

審核編輯：湯梓紅