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?【經(jīng)驗(yàn)分享】阻抗計(jì)算,真的沒有那么難!

電子發(fā)燒友論壇 ? 來源:未知 ? 2023-05-16 09:35 ? 次閱讀

什么是阻抗?

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。

什么是阻抗匹配?

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!

華秋DFM下載地址(在電腦瀏覽器打開):

https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_fsylt.zip



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