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1、A,P1/P30阻抗控制設計與運用WPOWER/GROUND,SIGNAL,T,A,W,A,D,SIGNAL,T,POWER/GROUNDPOWER/GROUND,P2/P30講義的思想,了解的前提,定,義,原,由,類,別,影響因素,原,理,演,變,設計注意,不良分析,製程管制,P3/P30,了解阻抗的前提,磁場,靜電場,*注意:當電流流動時其磁場就產生.,當有電壓時其靜電場就產生.,l,P4/P30,名 詞 定 義:,何謂“特性阻抗值”(Characteristic Impedance,ZO),2 電子機器傳輸訊號線中,其高頻訊號或電磁波傳播,時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗(電阻抗,電容抗,電
2、感抗的綜合作用),減而言之,即用來評估線路的均勻性,介質層厚度的均勻性).,2 與其電感及電容都有關係,即,Zo=L/C,L:電感,C:電容,P5/P30信號傳輸三要素,訊號線,+,介質層,+,接地層,傳輸線,*,*,*,*,P6/P30,原,由,目的:保證板面傳輸線在高頻傳輸的“特性阻抗”與零件本身的“輸出阻抗”之間的匹配,減少能量散失,而差動阻抗控制則可以通過平行線傳輸信號的差動計算,消除干擾信號“信號振盪”,而對零件產生“錯誤觸發”的信號失真雜訊傳播延誤(V=C/Er,介質層對高頻訊號的能量散失),P7/P30IMPEDENANCE CANGGE,A,B,INCIDENT ENERGYT
3、RANSMITTED ENERGYREFLECTED ENERGY黨A元件經由板面線路向B發出訊號,若該訊號線的線寬不均,造成特性阻抗值上起伏變化時,則訊號的部分能量會反彈回A中去,P8/P30,阻抗控制前提條件,*l 工作頻率(影響rise time),*l 傳輸線之長度(造成propagation delay),*1 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻,抗控制.,P9/P30,二.阻抗之類別:,u 特性阻抗(Characteristic Impedance),(當二導體與其大地絕緣後,彼此之間的阻抗),u 差動阻抗(Differential Impedance),(二導線間的量測阻抗)
4、,u 共模阻抗(Common Mode Impedance),(“將兩導線連接在一起時,導線對大地之間的阻抗關係),u 奇模阻抗(Odd Mode Impedance),(“當兩導線做差動使用時,任一導線對大地之間的阻抗)(=1/2倍 特性阻抗;=1/2倍 差動阻抗),u 偶模阻抗(Even Mode Impedance),(“當兩導線用來傳輸兩完全相同且極性一致的信號時,其任一導線對大地之間的阻抗),(=2 倍 共模阻抗),P10/P30,P11/P30,*,*,*,*,*,P12/P30,阻 抗 影 響 之 因 素,A.介質常數(Dk):由原物料決定.,B.線路厚度(T):由原物料或製程能
5、力決定(PLATING),C.線寬(W):由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH.),D.層間絕緣厚度(H):由製程能力決定(PREPREG厚度,殘銅率),E.線距(S):由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH.),),阻 抗 影 響 之 因 素,P13/P30,*線 寬(W)(與阻抗 Z 之關係為線寬&特性阻抗線寬&特性阻抗,1)W,*線 厚(T)(與阻抗 Z 之關係為線厚&特性阻抗,1T,),線厚&特性阻抗*介 質 層 厚 度(H)(與阻抗 Z 之關係為 H)介質厚度&特性阻抗介質厚度&特性阻抗,*介 質 常 數(Dk)(與阻抗 Z 之關係為線厚&特性阻抗線厚&
6、特性阻抗*線 距(S),1Dc,P14/P30阻抗量測之coupon設計圖案一(Termination)建議採用此種方式信號孔,(內層Gnd/Vcc作隔離0.010以上),6.012.06.0(TYP.)WWEI P/N:XXXXXXXXX2,0.100,IMPEDANCE:XX X,W(線寬)信號線線寬(W),0.100接地孔(內層Gnd/Vcc作Thermal Pad),護衛路徑(Guard Trace),*注意:1.兩GND及POWER之間所加之訊號線邊之護衛路徑,不可遮蔽到GND及POWER之間任一層SIGNAL TRACE.2.相鄰信號層之最近GND或POWER層為阻抗量測之接地參考
7、層,P15/P30阻抗設計COUPON(4 層板),SIGNALGROUND,L2,L1 L4L3L1 L4,L1 L4L2 L3L1 L4,COMP.SIDEL2(GROUND)L3(POWER),SIGNALSOLD.SIDEGROUND,L2 L3,L2 L3,P16/P30阻抗設計COUPON(8 層板),SIGNAL,L1 L3 L4,L5,L6 L8,L1,L3 L4,L5,L6,L8,GROUND,L2,L2,L2,L7 L7,L7,L2 L2,L2,L7 L7,L7,COMP.SIDE,L2(GROUND)L3(SIGNAL)L4(SIGNAL)L5(SIGNAL)L6(SIG
8、NAL)L7(GROUND),SIGNAL,L1 L3 L4,L5,L6 L8,L1,L3 L4,L5,L6,L8,SOLD.SIDE,GROUND,L2,L2,L2,L7 L7,L7,L2,L2 L2,L7 L7,L7,阻抗測量原理,P17/P30,1.TDR(時域反射器)簡介時域反射器是一種內部可以產生一種脈衝波,並具有接收此脈衝和分析功能的特殊示波器.時域即電壓對時間形成的一種時域2.阻抗測試原理阻抗測試就是在示波器發出一種脈衝波后,同時接收其反射波,然後將此兩種脈衝對比分析,從反射能量的大小得出阻抗值,同時在螢光屏上顯示出來(TDR輸出訊號傳送到電路板,傳送到電路之線路,通過反射波上升
9、或下降再與儀器本身所放出的訊號作比較,換算而得電路板之阻抗值),原v,理ZO1,ZO2,P18/P30,TDR,測試Cable,PCB線路發出脈衝波,反射脈衝波,原,理,P19/P30,脈衝信號的產生1.硬體中瞬間變化的電壓,形成“0”,“1”所組合而成的電子訊號,兩者間的快速切換就形成“近似方波的脈衝”3.“方波”由低到高所耗用的時間(水平軸之時域)稱為“上升時間”(risetime tr).凡tr愈短時,時鐘頻率(Clockrate)愈快.Tr為最大振幅的從10%上升到90%的時間,單位 ns=10-9s,Tr=0.35/f,Rc=Wc*C,Rl=Wl*L(Wc=2*f),RISETINE
10、10090振,原,理,P20/P30,幅(%)或電,50,前緣,脈寬,后緣,壓10,0,tr,tf,t,原,理,P21/P30,Nosie in a Differential signal,vv,vv,P22/P30,減少串訊之道 1.短線 2.薄板,3.少平行,P23/P30,阻抗線的演變,設計注意事項對一般阻抗板:1.考量p/p成本和製作的簡單化2.prepreg對應不同殘銅率厚度的正確計算3.排版考量原則:細線靠中,差動靠中4.需加水池效應孔.5.條形阻流塊6.阻抗統一7.獨立線路的補償8.阻抗計算模塊的選擇.9.工單線寬和POLAR線寬的統一.10.線寬需符合客戶資料11.阻抗線寬改動
11、需仔細確認.,P24/P30,設計注意事項,P25/P30,對一般阻抗板:12.信號線相聯的測試孔不可與任何層導通,不可與任何其他線路相連13.VCC,GND,POW層正確定義14.VCC,GND或POW製作要完整,阻抗不良分析,P26/P30,1.標準件檢驗測試探頭2.檢查檔案設置是否有誤(範圍,波形)3.查CAM資料,量測原始線寬資料,檢查VCC,GND或POW是設置有誤4.若非以上問題,POLAR軟體CHECK設計補償是否有誤.5.切片分析檢驗自己的 預想.,P27/P30製程管制1.底片製作管理與檢查2.內層板蝕刻3.內層AOI檢查,4.壓合5.外層蝕刻6.綠漆7.吸水,1.PP進料:
12、介質常數a.樹脂含量b.膠化時間c.樹脂流量 2.內層Thincore進料：介質層厚度,銅厚a.供應商固定b.Thin core厚度,P28/P30,c.銅厚,3.內層D/F:線寬a.工作底片的所有線寬b.曝光能量和吸真空度c.顯影條件(速度,濃度,溫度)d.去膜(速度,濃度,溫度)e.200倍測量線寬f.環境控制,P29/P30,4.壓合:介質常數,介質層厚度,a.壓合昇溫速率1.3-1.6/minb.壓力350-400psi,e.環境溫度22,溼度55%f.壓合后厚度的測量c.上主壓的時間,d.每open上層和中層的溫差25,5.電鍍:銅厚,a.電流,時間,b.藥水濃度，溫度,.鍍銅均勻性(每天點檢項目),P30/P30,6.外層D/F:線寬,a.曝光能量和工作底片的所有線寬b.吸真空度,c.顯影條件(速度,濃度,溫度)d.去膜(速度,濃度,溫度)e.200倍測量線寬f.環境控制,7外層蝕刻:線寬,a.蝕刻條件(速度，濃度，溫度)a.200倍量測線寬。,P31/P30,http:/www.PCBhttp:/www.PCBhttp:/www.PCBhttp:/www.PCBhttp:/,中国PCB技术网中国PCB论坛网中国PCB人才网中国PCB商贸网中国FPC论坛网,收集并制作PDF文件,
