PCB阻抗誤差控制在5%,究竟有多難?
眾所周知,阻抗控制是我們做高速設(shè)計(jì)最基本的原則。目前常規(guī)的板廠會(huì)把阻抗控制在10%的誤差,不少朋友就會(huì)有疑問(wèn),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(jìn)一步的把常規(guī)控制能力推到8%,甚至5%呢?
理想固然美好,但現(xiàn)實(shí)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(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)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(guò)程中,對(duì)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(huì)小。
但從PCB加工工藝一步一步往下去看,你會(huì)發(fā)現(xiàn),幾乎每一個(gè)流程都會(huì)對(duì)傳輸線阻抗控制產(chǎn)生誤差,有的流程還充滿隨機(jī)性,因此10%這個(gè)數(shù)值是板廠綜合到各種誤差之后得出來(lái)的一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)的比較優(yōu)的數(shù)值了。而8%甚至5%,是非常難做到的。
難點(diǎn)1:玻纖效應(yīng)
從PCB切片就可以看到,PCB介質(zhì)(無(wú)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(qiáng)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(yīng)呢?玻纖效應(yīng)是由于玻纖布和樹脂的介電常數(shù)不同而引起的。一般來(lái)說(shuō),玻纖布的介電常數(shù)是6左右,而樹脂比較低,一般在2-3之間。這個(gè)時(shí)候差分線處在玻纖布哪個(gè)位置就顯得非常重要:落在空窗和落在布上,相應(yīng)的阻抗差異較大,進(jìn)而引起阻抗誤差。

普通玻纖布的結(jié)構(gòu):存在空窗
玻纖效應(yīng)對(duì)阻抗的影響主要是因?yàn)樽呔€可能會(huì)落到空窗上,也可能會(huì)落在玻纖布上,由于兩者介電常數(shù)有差異,因此表現(xiàn)出來(lái)的阻抗肯定就有差異了。
而在實(shí)際生產(chǎn)中,走線會(huì)落到空窗上,還是落在玻纖布上,是充滿隨機(jī)性的,因此這里引起的阻抗誤差不可控。
難點(diǎn)2:線寬/線厚精度誤差控制
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(chǎn)過(guò)程中,需要把線寬控制在10%的公差內(nèi),才能較好達(dá)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(shí)際生產(chǎn)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(wèn)題。想要控制好線路精度,PCB廠家就必須擁有高品質(zhì)的線路曝光機(jī)和真空蝕刻機(jī)。為保證線寬盡量一致,板廠還需要根據(jù)蝕刻側(cè)蝕量、光繪誤差、圖形轉(zhuǎn)移誤差,對(duì)工程底片進(jìn)行工藝補(bǔ)償,以達(dá)到線寬/線厚的要求。
難點(diǎn)3:介質(zhì)厚度控制
增加介質(zhì)厚度可以提高阻抗,降低介質(zhì)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(zhì)厚度;同時(shí),板材壓合后的厚度與壓機(jī)的平整性、壓板的程序有關(guān)。所以,板廠想要控制介質(zhì)厚度,關(guān)鍵在于工程設(shè)計(jì)、壓板控制、來(lái)料公差等方面。任一流程出現(xiàn)問(wèn)題,都會(huì)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(guān)鍵。因?yàn)镻P介質(zhì)層在高溫壓合下會(huì)呈現(xiàn)出流膠狀態(tài),這個(gè)時(shí)候,對(duì)于壓合的溫度,工藝,校準(zhǔn)控制非常關(guān)鍵,否則成品介質(zhì)層的厚度偏差會(huì)嚴(yán)重影響阻抗值的精度。
難點(diǎn)4:阻焊厚度控制
一般情況下,印上阻焊會(huì)使外層阻抗減少,因此在控制阻抗誤差時(shí)會(huì)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(shí)的2倍;當(dāng)印刷三次以上時(shí),阻抗值不再變化。
結(jié)語(yǔ)
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(jī)性,這便是阻抗誤差難以做到5%的原因。因此,對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的開發(fā),可能更重要的不是從加工流程上去執(zhí)著于10%、8%甚至5%的阻抗加工誤差,而是把目光轉(zhuǎn)到:從PCB上更優(yōu)化的設(shè)計(jì)去獲取更多的系統(tǒng)裕量,以抵抗加工誤差。
華秋電路作為國(guó)內(nèi)高可靠的多層板制造商,不僅能生產(chǎn)高至32層的PCB硬板,還提供高品質(zhì)FPC制造服務(wù)。為更多讓利客戶,華秋多層板阻抗免費(fèi)(采用華秋指定疊層)!

華秋最小線寬線距可以做3mil/3mil,阻抗控制得非常好,誤差10%。