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              PCB板阻抗誤差控制在5%,為什么那么難?

              時間:2023-07-29 人氣:275


              PCB阻抗板誤差控制在5%,為什么那么難?

                    眾所周知,阻抗控制是我們做高速設計最基本的原則。目前常規的板廠會把阻抗控制在10%的誤差,不少朋友就會有疑問,為什么是10%?理論上誤差肯定是越小越好,所以為什么不能進一步的把常規控制能力推到8%,甚至5%呢?

                     理想固然美好,但現實難免“殘酷”。影響PCB走線的阻抗的因素有很多,主要有銅線的寬度、銅線的厚度、介質的介電常數、介質的厚度、阻焊的厚度等。因此,想把阻抗誤差做小,需要在PCB加工過程中,對以上諸多因素的誤差都要控制得非常好,最終的阻抗誤差才會小。但從PCB加工工藝一步一步往下去看,你會發現,幾乎每一個流程都會對傳輸線阻抗控制產生誤差,有的流程還充滿隨機性,因此10%這個數值是板廠綜合到各種誤差之后得出來的一個能夠實現的比較優的數值了。而8%甚至5%,是非常難做到的。
                                                            1-230611195AG26.png  難點1:玻纖效應

                     從PCB板切片就可以看到,PCB介質(無論是core還是PP片)都是由兩部分組成的,包括了玻璃纖維布(玻纖布)和樹脂。其中玻纖布就像骨架,起增加強度和支持的作用,樹脂就像膠水,起到粘合的效果。什么是玻纖效應呢?玻纖效應是由于玻纖布和樹脂的介電常數不同而引起的。一般來說,玻纖布的介電常數是6左右,而樹脂比較低,一般在2-3之間。這個時候差分線處在玻纖布哪個位置就顯得非常重要:落在空窗和落在布上,相應的阻抗差異較大,進而引起阻抗誤差。普通玻纖布的結構:存在空窗玻纖效應對阻抗的影響主要是因為走線可能會落到空窗上,也可能會落在玻纖布上,由于兩者介電常數有差異,因此表現出來的阻抗肯定就有差異了。而在實際生產中,走線會落到空窗上,還是落在玻纖布上,是充滿隨機性的,因此這里引起的阻抗誤差不可控。

              難點2:線寬/線厚精度誤差控制

                    PCB線寬是影響阻抗的重要因素之一:線寬越大,阻抗越小。在PCB生產過程中,需要把線寬控制在10%的公差內,才能較好達到阻抗控制要求。同樣的,線厚(銅厚)也是影響阻抗的重要因素之一:銅厚越大,阻抗越小。  但在實際生產中,線路精度控制不好,阻抗偏差大是很多PCB廠家最常見的問題。想要控制好線路精度,PCB廠家就必須擁有高品質的線路曝光機和真空蝕刻機。為保證線寬盡量一致,板廠還需要根據蝕刻側蝕量、光繪誤差、圖形轉移誤差,對工程底片進行工藝補償,以達到線寬/線厚的要求。

              難點3:介質厚度控制增加介質厚度可以提高阻抗,降低介質厚度可以減小阻抗。

                  不同的固化片有不同的膠含量與厚度,因此板廠需要精確了解板材本身的介質厚度;同時,板材壓合后的厚度與壓機的平整性、壓板的程序有關。所以,板廠想要控制介質厚度,關鍵在于工程設計、壓板控制、來料公差等方面。任一流程出現問題,都會影響板子最終的阻抗誤差。特別是高多層阻抗板,壓合流程非常關鍵。因為PP介質層在高溫壓合下會呈現出流膠狀態,這個時候,對于壓合的溫度,工藝,校準控制非常關鍵,否則成品介質層的厚度偏差會嚴重影響阻抗值的精度。 

                   難點4:阻焊厚度控制

               

                 一般情況下,印上阻焊會使外層阻抗減少,因此在控制阻抗誤差時會考慮到阻焊的影響。正常情況下,印刷一遍阻焊可使單端下降2Ω,可使差分下降8Ω;印刷兩遍下降值為一遍時的2倍;當印刷三次以上時,阻抗值不再變化 。
                                             結語

              SUMMARY

                  影響阻抗誤差的因素有很多,其中有的加工因素更是具有隨機性,這便是阻抗誤差難以做到5%的原因。因此,對一個產品的開發,可能更重要的不是從加工流程上去執著于10%、8%甚至5%的阻抗加工誤差,而是把目光轉到:從PCB上更優化的設計去獲取更多的系統裕量,以抵抗加工誤差。


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