PCB的层压介绍与阻抗计算

曾经的LowHuang在PCB设计入门时，总是听身边的攻城狮讲，高频电路设计有多么复杂，要走蛇形走线，要阻抗计算.....说得让人有点听不懂，于是LowHuang觉得这人NB，心想总有一天我也要这么NB，然后去忽悠下对坐我对面拉线那个妹子。

作为一个PCB Layout的攻城狮，有必要对PCB制造有所了解，不仅仅只是知道生成GERBER文件，然后丢给PCB板厂。今天LowHuang来聊一聊PCB的叠层结设计与阻抗计算。

一，PCB的层压介绍。

对于一般的入门级的攻城狮而言，通常只了解和关注他在画板时所用到的电气层，如，Top,Bottom,POWER,GND,SIG，其并没有太关注层压结构。对于一个双面板而言，通常是没有完整的参考平面，因此也做不了阻抗，故并没有过多关注双面板的层压结构，通常对于4层以上的PCB我们会有阻抗的要求，我要去关注层压结构，如果一味的画好板子，丢给工厂的CAM工程师去调阻抗，当你的设计偏离太多的时候，CAM工程师恐怕心里会说“MMP”了。如果要自己预先设计好阻抗，这个就得知道PCB的层压结构了，如下图，对应的是一个4层板的完整的叠层结构

图1

二、层压结构的选择

我们通常在设计PCB之前，我们首先要确定几个参数

1，板厚：对于面积比较小的PCB，板子的厚度并不是那么严格，但是对于面积比较大的PCB板而言，如果板子太薄，在过炉和过波峰焊时，容易使板子变形，中间凹下去。因此我们在选择板子厚度时，理应考虑这个问题；

在决定了做多厚的板子之后，我们就得去选PP片和芯板的型号，因为不同型号的PP片和芯板压出来的厚度不一样的，常用的PP片厚度如下

1080 厚度 0.075MM､

3313 厚度 0.09MM､

2116 厚度 0.115MM､

2116H 厚度 0.12MM､

7628 厚度 0.175MM､

7628H 厚度 0.18MM

因厂家而异，故我们需要找板厂要叠层的参数。

2，电气层顺序选择：这里说的电气层就是指我们通常说的，TOP.BOTTOM,POWER,GND这些；对于很多攻城狮而言，有些人没有思考过这个问题，直接把板厂的现在的层压结构拿来用。在我们做设计时候，要根据结构工程师给的空间结构，考虑关键器件应该放在那一层。例如如果我们选择将CPU和DDR关键信号在顶层，DDR的参考平面最好是GND层，那我们的层的顺序应该是TOP,GND,POWER,BOTTOM.反之，如果我们将CPU和DDR关键信号在底层，层的顺序应该是TOP,POWER，GND,BOTTOM.总之这个顺序是要LAYOUT工程师决定，而不是由板厂决定。

三、阻抗计算

选好的层叠结构之后，我们就要根据我们的关键信号的所需要的阻抗来计算线宽和线距。在这里LowHuang分别介绍两个工具，分别是Allegro中的计算工具和Si9000。

还是以四层板为例：我们首先找到我们选的层压结构的参数，主要用到以下几个参数：

1，介质厚度：这里就是PP片或芯片的厚度

2，介电常数：这里就是指PP片/芯片/阻焊油

常用的几个PP片的参数如下：

图2

3，阻焊油的厚度：这里主要指PCB板表层绿油的厚度，走线的上盖的绿油和没有走线的地方的绿油厚度是不一样的。

下面我们嘉立创 4层板7628的层压结构为例，层压结构如下

图3

4，我们先试用Allegro自带的计算软件计算下TOP层50OHM的单端阻抗所需要的线宽

打开 Cadence PCB Editor

Analyze->Transmission Line Calculators

图4

我们对照图2和图3，填上图中4、5、6所需要参数 点Calculate

这里说下，参数2,长度对阻抗没有影响，我们可以不填

图5

这里可以看到当线宽为5时，Z0=81.677977OHMS，我们将线宽改大，直到ZO接近50OHMS

图6

当线宽为14.7时，这时ZO已经接近50OMHS了，因此14.7就是我们需要的目标线宽

总结：Allegro中没有考虑阻焊油和梯形线宽（W1,W2下面介绍）的影响，主要是因为这些因素的影响不是特别大。

5，我们再用Si9000来计算下

打开SI9000软件，这个软件是PCB厂家用得比较多的，因此有一定的参考意义

图7

右边我们同样对照图2和图3填入参数，其中C1,C2,CEr阻焊油的参数，W1是客户线宽，我们可以找厂家提供，在嘉立创网站上，LowHuang找到如下的信息

图8

输入后点计算

我们可以看到50OHM的阻抗是13.96与allegro计算出的14.7有一点差别，这个主要是软件的差异，差别不足1MILS，这个我们可以认为没有影响。

好了，就酱！关于PCB的叠层结构和阻抗计算 LowHuang就讲这么多。

审核编辑：汤梓红