华秋干货铺 | PCB阻抗计算的可制造性设计

 

 

问

什么是阻抗？

答

在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。

问

什么是阻抗匹配？

答

阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间达到一种适合的搭配。阻抗匹配主要有两点作用，调整负载功率和抑制信号反射。

 

影响阻抗的因素

 

相对于阻抗变化的关系（其中一个参数变化，假设其余条件不变），影响阻抗因素如下：

阻抗线宽

阻抗线宽与阻抗成反比，线宽越细，阻抗越大，线宽越粗，阻抗越低。

介质厚度

介质厚度与阻抗成正比，介质越厚，阻抗越大，介质越薄，阻抗越低。

阻抗介电常数

介电常数与阻抗成反比，介电常数越高，阻抗越小，介电常数越低，阻抗越大。

防焊厚度

防焊厚度与阻抗成反比，在一定厚度范围内，防焊厚度越厚，阻抗越低，防焊厚度越薄，阻抗越大。

铜箔厚度

铜箔厚度与阻抗成反比，铜厚越厚，阻抗越低，铜厚越薄，阻抗越大。

差动阻抗

间距与阻抗成正比，间距越大，阻抗越大，其余影响因素则与特性阻抗相同。

共面阻抗

阻抗线距导体的间距与阻抗成正比，间距越大，阻抗越大，其它影响因素则与特性阻抗相同。

 

 

阻抗计算神器验证影响因素

 

叠层图制作

 

这里推荐一款免费的国产工具：华秋DFM软件，它可以自动生成叠层图，也可以手动填写层数、板厚、铜厚，用叠层图的介质厚度匹配阻抗。

如需调整叠层结构，软件里面有自带板材、半固化片及铜箔的库，可根据需要自行选择。在叠层结构需要更改的参数位置，点击右键添加、替换或删除。弹出的窗口是软件自带的物料库，芯板、光板、PP、铜箔可供选择。

介质厚度变化对阻抗的影响

 

叠层结构的参数要保证正确性，半固化片、板材及铜厚参数不可出错，若板材及半固化片厚度用错，即便是总板厚能够达到，叠层结构不对称生产的成品板子，也会导致板翘无法使用，计算阻抗时，介质厚度如果跟实际生产有差异，会导致阻抗值偏大或者偏小，超出要求的公差。

More

铜箔厚度变化对阻抗的影响

 

叠层结构的铜厚一定选择准确，如果铜厚错误，会导致差分阻抗相差20ohm左右，单端阻抗相差10ohm左右，因此而达不到实际设计要求的阻抗值。例如：要求铜厚1oz，制作叠层是0.5oz，生产按照叠层生产板子，会导致成品铜厚不够，线宽载流不够，导致产品烧板报废。

More

参考屏蔽层变化对阻抗的影响

 

计算阻抗时，模板不能选错，需要根据实际设计选择模板，比如单端共面阻抗，直接使用单端模板，阻抗会相差10ohm左右，导致阻抗超公差，如果是隔层参考的，没有使用隔层参考的模板，阻抗会相差几十个ohm，导致板子直接报废。

More

阻抗模板参数

 

以下基于华秋的工艺制造说明：

H1：半固化片的介质厚度，要填写残铜留胶后的介质厚度。

Erl：华秋的板材常规是4.2，如果是特殊板材要填写板材的介电常数。

W2：线面宽度在线底宽度W1-0.5mil。

T1：内层H/Hoz，铜厚按0.6mil计算，内层1/1oz，铜厚按1.2mil计算，外层成品铜厚1/1oz，铜厚按1.4mil计算，外层成品铜厚2/2oz，铜厚按2.4mil计算。

C1：基材上的阻焊厚度0.8mil。

C2：铜面上的阻焊厚度0.5mil。

C3：差分阻抗线之间的阻焊厚度0.8mil。

CEr：阻焊的介电常数3.5mil。

残铜率默认是70%，如默认的参数需要调整，可以在参数配置里面填写修改，保存即可。

 

 

使用阻抗计算神器高效生产

 

文件预审

 

1、接收客户文件后，进行文件预审。检查客户文件里面的阻抗线对应的阻抗控制要求参数是否一致，如发现不一致的阻抗异常，需要提出异常给客户确认，比如第一层阻抗控制要求6/6/6mil的差分阻抗线，然而在Gerber文件第一层找不到对应的阻抗线，对于此异常需要与客户确认，并提出建议：①是否忽略阻抗控制要求；②阻抗线跟控制要求是否有偏差，并说明实际的gerber的阻抗线。

2、核对gerber文件里面的叠层结构，检查板厚、铜厚、半固化片的参数是否能够对应华秋DFM里面的物料库。如叠层结构的芯板厚度在DFM里面找不到，则需要与客户确认，建议更改板厚调整叠层结构。

3、预审阻抗线对应的控制要求是否满足，例如：同层的阻抗线控制要求一样，介质厚度一样，线宽不一样，导致两组阻抗线只能控制一组，此时需要客户确认，阻抗同层、同介质厚度的阻抗下是否能够统一。

阻抗线挑选及调整

 

1、首先需要按照客户提高的阻抗控制要求，去挑选板内对应的阻抗线，挑选阻抗线时需注意，宁可多选却不可漏选阻抗线。

2、把挑选的阻抗线移到另外一层，待阻抗计算完毕，按照计算的结果调整阻抗线，阻抗线按照生产制成能力补偿后，再移回板内正常制作出生产所需的工具菲林。

匹配叠层结构

 

1、按照客户要求的叠层厚度及所用的物料参数制作叠层图，计算阻抗线时，华秋DFM自动读取叠层图里面的参数，使用叠层图里面的介质厚度，计算线宽线距所需要的介质厚度。

2、叠层图的参数一定要正确，结构要对称，如果参数错误，会导致阻抗偏差很大，叠层不对称会导致无法生产。

3、输入每层的铜面积，华秋DFM可以自动计算无铜区域的填胶量，精确计算阻抗及成品板厚的总厚度。

线宽线距计算阻抗值

 

选择阻抗层，找到阻抗对应的模板，再输入原始线宽线距，如参考层特别，如隔层参考，需要手动选择参考层，参数输入完毕后，点击全部计算，计算结果为绿色则计算正确，为红色则需要调整线宽线距或者介质厚度。右上角可以更改单位，mil/mm，左下角则可以添加多组阻抗。

保存阻抗计算参数文档

 

保存阻抗计算图，阻抗计算合格后，“点击”导出压合结构/阻抗参数，把计算的压合结构图及阻抗计算合格参数保存为PDF档，方便以后查询阻抗计算的结果。

阻抗计算这么多知识点，肯定很多工程师会觉得难学的同时也记不全吧？所以，强烈推荐使用华秋DFM软件，可以一键计算阻抗，超简单实用，并且还是免费的哦！

在没有华秋DFM软件前，工程师们都是用Polar SI9000计算阻抗，但它不能制作叠层图，需要先画好后，再按照介质厚度模拟阻抗，非常的不方便。

但是，用了华秋DFM软件后，计算阻抗只需几个步骤，输入相关参数，就能得到想要的结果，直接提升几倍的工作效率！

 

 

 

专属福利

 

点击阅读原文下载还可享多层板首单立减50元

每月1次4层板免费打样

并领取多张无门槛“元器件+打板+贴片”优惠券

 

 

华秋电子是一家致力于以信息化技术改善传统电子产业链服务模式的产业数智化服务平台，目前已全面打通产业上、中、下游，形成了电子产业链闭环生态，致力于为行业带来“高品质，短交期，高性价比”的一站式服务平台，可向广大客户提供媒体社区平台服务、元器件采购服务、PCB制造服务及可靠性制造分析服务、SMT贴片／PCBA加工服务，如有相关业务需求，请扫码填写以下表单，我们将为您对接专属服务。

关于华秋华秋电子，成立于2011年，是国内领先的电子产业一站式服务平台，国家级高新技术企业。以“客户为中心，追求极致体验”为经营理念，布局了电子发烧友网、方案设计、元器件电商、PCB 制造、SMT 制造和 PCBA 制造等电子产业服务，已为全球 30万+客户提供了高品质、短交期、高性价比的一站式服务。