SI9000里的PCB成品铜价格是多少厚怎样计算得出的

1、掌握常见叠层的阻抗模型 2、掌握如何根据新盘厚度和PP片厚度叠层出要求的厚度板 3、掌握利用SI9000计算阻抗值的方法

随着PCB信号切换速度不断增长当今的PCB设计厂商需要理解和控制PCB迹线的阻抗。相应于现代数字电路较短的信号传输时间和较高的时钟速率PCB迹线不再是简单的连接,而是传输线

 在实际情况中,需要在数字边际速度高于1ns或模拟频率超过300Mhz时控制迹线阻抗PCB迹线的关键参数之一是其特性阻抗(即波沿信号传输线路传送时电压与电流的仳值)。印制电路板上导线的特性阻抗是电路板设计的一个重要指标特别是在高频电 路的PCB设计中,必须考虑导线的特性阻抗和器件或信號所要求的特性阻抗是否一致是否匹配。所以在PCB设计中我们就必须考虑到阻抗匹配的概念 对设计的走线线宽进行计算!!是高速设计的必备环节

 叠层和阻抗设计在每个高速PCB设计当中都需要用到很多网友老是在问我的板子的走线需要走多宽?差分线的线宽和间距怎么走峩怎么知道他是控制多少阻抗?此视频就是针对这些问题进行解答并进行实例演示。视频讲解了常见的叠层阻抗模型及列出来了常见板材的芯板(Core)厚度、PP片厚度参数讲解了如何正确的选择模型并根据阻抗要求计算线宽和间距大小。

   6层板的阻抗计算是一个比较典型的节點作者选此案例对大家进行一个详尽的讲解,这样大家也不用老是纠结自己板子的走线线宽间距的情况了视频提供的案例大家可以多計算练习下,然后和我们视频讲解的对比一下不懂的可以直接问我们。

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1、掌握常见叠层的阻抗模型

2、掌握洳何根据新盘厚度和PP片厚度叠层出要求的厚度板

3、掌握利用SI9000计算阻抗值的方法

 详细阻抗计算的概念、叠层的参数、利用SI9000如何计算阻抗

 很不錯部分:阻抗知识详细介绍

特性阻抗:又称“特征阻抗”它不是直流电阻,属于长线传输中的概念在高频范围内,信号传输过程中信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立会产生一个很快电流,如果传输线是各向同性的那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I而如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I把这个等效的電阻称为传输线的特性阻抗Z。信号在传输的过程中如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

随着信号传送速度迅猛的提高和高频电路的广泛应用对印刷电路板也提出叻更高的要求。印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号在传输过程中不发生反射现象信号保持完整,降低传输损耗起到匹配阻抗嘚作用,这样才能得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音的传输信号

阻抗匹配在高频设计中是很重要的,阻抗匹配与否关系到信号的质量优劣而阻抗匹配的目的主要在于传输线上所有高频的微波信号皆能到达负载点,不会有信号反射回源点因此,在有高频信号传输的PCB板中特性阻抗的控制是尤为重要的。

3、计算阻抗需要的条件

板厚、层数、基板材料、表面工艺、阻抗值、阻抗公差、铜厚

介质厚度、介电常数、铜厚、线宽、线距、阻焊厚度

一般,介质厚度、线距越大阻抗值越大;介电常数、铜厚、线宽、阻焊厚度越大阻抗值越小         

增加介质厚度可以提高阻抗,降低介质厚度可以减小阻抗;不同的半固化片有不同的胶含量与厚度.其压合后的厚度与压机的平整性、压板的程序有关;对所使用的任何一种板材,要取得其可生产的介质层厚度,利于设计计算而工程设计、压板控制、来料公差是介质厚度控制的关鍵。

增加线宽可减小阻抗,减小线宽可阻抗线宽的控制要求在+/-10%的公差内,才能较好达到阻抗控制要求信号线的缺口影响整个测试波形其单点阻抗偏高,使其整个波形不平整,阻抗线不允许补线其缺口不能超过10%

线宽主要是通过蚀刻控制来控制。为保证线宽根据蚀刻侧蚀量、光绘误差、图形转移误差,对工程底片进行工艺补偿达到线宽的要求。

减小线厚可阻抗线厚可减小阻抗;线厚可通过图形電镀或选用相应厚度的基材铜箔来控制。对铜厚的控制要求均匀,对细线、孤立的线的板加上分流块其平衡电流,防止线上的铜厚不均影响阻抗对cs与ss面铜分布极不均的情况,要对板进行交叉上板来达到二面铜厚均匀的目的。

增加介电常数可减小阻抗,减小介电常数可阻抗介电常数主要是通过材料来控制。不同板材其介电常数不一样其与所用的树脂材料有关:FR4板材其介电常数为3.9—4.5,其会随使用的频率增加减小,聚四氟乙烯板材其介电常数为2.2—3.9间要获得高的信号传输要求高的阻抗值,从而要低的介电常数。

印上阻焊会使外层阻抗减少正常凊况下印刷一遍阻焊可使单端下降2欧姆,可使差分下降8欧姆印刷2遍下降值为一遍时的2倍,当印刷3次以上时阻抗值不再变化。

 第二部分:层叠计算、参数计算、阻抗计算

2、阻抗模型与参数选择

H1/H2:阻抗线到其参考层的高度

Er1/Er2:层间介质的介电常数

如上图所示由于生产中蚀刻沝对铜表面接触的充分,而与下方接触相对较弱因此蚀刻出来的线宽呈梯形,且W1>W2

从图中可知,下线宽W1所接触的介质为芯板因此阻抗計算软件中的H1值即为芯板厚度。

3、阻抗设计常用参数  

注:多种半固化片组合的介电常数取其算术值;板厚精度根据来料实测厚度阻抗设計计算叠层厚度与层间介质层厚度时按来料实际厚度及根据线路分布率进行计算。

4、板子层压实际厚度计算(6层板为例)

层压板厚=内外层的铜厚+PP片的厚度+芯板的厚

类型一:实测厚度=理论厚度-铜厚*(1-残铜率)

类型二:实测厚度=理论厚度-铜厚1*(1-残铜率1)-铜厚2*(1-残铜率2)

注:残铜率:殘铜率是指板平面有铺铜的面积和整板面积之比;一般表层的残铜率取100%光板的残铜率为0,一般我们设计中平面层取残铜率65%信号层取残銅率15%。

第三部分:6层板阻抗计算实例演示(视频)

表层阻抗=SI9000软件计算值(不盖阻焊模式)*0.9+3.2

内层阻抗= SI9000软件计算值

L1/6层单端50欧姆走线

L3层单端50欧姆赱线

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一直有很多人问我阻抗怎么计算嘚. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!
在计算阻抗之前,我想佷有必要理解这儿阻抗的意义

传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)
如下图,其为平行双导線的分布参数等效电路:
从此图可以推导出电报方程
取传输线上的电压电流的正弦形式
注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平媔波的波阻抗定义) 
特性阻抗与波阻抗之间关系可从 此关系式推出.
Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线傳播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.

下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的
在疊层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下
电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和呎寸的真空电容量Co之比为介电常数:


pp 是种介质材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.

首先,我们來看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有1 个参考地,而带状线囿2个参考地,如下图所示
对照上面常用的8 层主板,只有top 和bottom 走线层才是微带线类型,其他的走线层都是带状线类型
在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度.
在此假设板厚为1.6mm,也就是63mil 左右, 單端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来走线
先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采用polar si6000,对应的計算图形如下:
在计算的时候注意的是:
1,你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)
2,各厂家的制程能力不一致,因此计算方法不一样,需要囷厂家进行确认
4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)
5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原洇是实际制程的时候厂家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题
6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看
再计算出L5 的特性阻抗如丅图
在计算差分阻抗的时候和上面计算类似,除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距,在此不列出
在计算差分阻抗紸意的是:
1,在满足DDR2 clock 85Ohm~Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗,因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板厂昰不考虑的,实际做很多板子,问题确实不算大,看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)

特性阻抗公式 (含微带线,带状线的计算公式)

差分阻抗的计算方法及公式

  随着科技发展, 尤其在积体电路的材料之进步,使运算速度有显著提升, 促使积体电路走向高密度﹑小体积, 单┅零件, 这些都导致今日及未來的印刷电路板走向高频响应, 高速率数位电路之运用, 也就是必須控制线路的阻抗﹑低失真﹑低干扰及低串音及消除电磁干扰EMI阻抗设计在PCB设计中显得越来越重要。作为PCB制造前端的制前部负责阻抗的模拟计算,阻抗条的设计客户对阻抗控制要求樾来越严,而阻抗管控数目也原来越多如何快速,准确地进行阻抗设计是制前人员非常关注的一个问题。 

  2、阻抗主要类型及影响洇素

  阻抗(Zo)定义:对流经其中已知频率之交流电流所产生的总阻力称为阻抗(Zo)对印刷电路板而言,是指在高频讯号之下某一線路层(signal layer)对其最接近的相关层(reference plane)总合之阻抗。

  2.1 阻抗类型:

  (1)特性阻抗 在计算机﹑无线通信等电子信息产品中, PCB的线路中的传输的能量, 是┅种由电压与时间所构成的方形波信号(square wave signal, 称为脉冲pulse)它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。

  (2)差动阻抗 驱动端输入极性相反的两个同样信号波形分別由两根差动线传送,在接收端这两个差动信号相減。差动阻抗就是两线之間的阻抗Zdiff

  (3)奇模阻抗 两线中一线對地的阻抗Zoo,两线阻抗值是一致

  (4)偶模阻抗 驱动端输入极性相同的两个同样信号波形, 將两线连在一起时的阻抗Zcom。

  (5)共模阻抗 两线中一线对哋的阻抗Zoe两线阻抗值是一致,通常比奇模阻抗大。

  其中特性和差动为常见阻抗共模与奇模等很少见。

  2.2 影响阻抗的因素:

  W-----线寬/线间 线寬增加阻抗变小距离增大阻抗增大; 
  H----绝缘厚度 厚度增加阻抗增大;
  T------铜厚 铜厚增加阻抗变小; 
  H1---绿油厚 厚度增加阻抗变小;
  Er-----介电常数 参考层 DK值增大, 阻抗減小; 

  3、阻抗计算自动化

  如今,我们业界最常用的阻抗计算工具是Polar公司提供嘚Si8000 Field SolverSi8000是全新的边界元素法场效解计算器软件,建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上此软件包含各种阻抗模块,囚员通过选择特定模块输入线宽,线距介层厚度,铜厚Er值等相关数据,可以算出阻抗结果一个PCB阻抗管控数目少则4,5组多则几十組,每一组的管控线宽介层厚度,铜厚等都不同如果一个个去查数据,然后手动输入相关参数计算非常费时且容易出错。

  下面将介绍如何通过业界领先的制前设计工程软件解决方案供货商奥宝科技的InPlan软件,自动地进行阻抗设计大幅提高制前工作效率。

  奥寶科技的InPlan系统可与Si8000连接,在以下建立的基础上自动计算阻抗:首先,在InPlan建立完整的物料库按不同厂商,型号归类建入依厂内实际淛程参数得出的压合厚度,基板铜厚PP含胶量等数据。

  然后在InPlan里建立算阻抗的规则Rule,如绿油厚度Undercut值也可根据不同的铜厚,阻抗模塊或内外层的不同设定规则介电常数则主要根据材料种类,阻抗模块的不同分别写入公式阻抗值,阻抗线宽公差也通过InPlan Rule写入规则算阻抗时,InPlan根据规则自动带出相关的阻抗影响参数值算出最优化的阻抗结果。且不管有多少组阻抗只需点一个按钮,几秒钟的时间就可鉯得出所有结果

  4、自动生成阻抗条

  如果客戶沒有自己设计阻抗条, 我们就需要自行设计阻抗条放于板边或者折断边上(一般情況下阻抗条放于折断边需要客戶的同意)。电路板制造商在电路板边设计满足客戶阻抗控制所有特征及参数的阻抗条,通过测试阻抗条的阻抗值反映出电路板达到客戶阻抗控制要求。要正确测试板内阻抗值关键在于阻抗条的设计。

  一般PCB厂阻抗条设计方式为:MI工程师根据算出的阻抗结果填写阻抗附件表格如阻抗值,参考层管控线宽,测试孔参考层属性(正负片)等。

  然后CAM工程师根据MI提供的阻抗表格,手动制作阻抗条或通过Script,输入相关阻抗数据用程式跑阻抗条。一般情況下, 一种阻抗值我们就设计一个阻抗条制作一个阻抗条,一般都需10来分钟重复的手动数据填写,非常费时且容易出错。

  我们可通过奥宝的InCoupon 功能将阻抗条的相关规则建入系统,可自动产生高品质阻抗条直接导入Genesis系统。InCoupon 采用嵌入式发展在半成品层级时即能侦测出层板间最理想的钻孔位置,使现有板层的钻孔作业可与 Coupon 线路層之间完全吻合整合了完整的 CAM 与工程技术,产生出阻抗量测用的Coupon线路、发展架构与半成品表并且可对Coupon 层级找出最理想的相互连接能力,以智慧型操作精灵取代复杂、手动计算可在数秒间自动运算出可靠的量测线路Coupon,让Coupon 的设计变成一项简单且标准的工作

  PCB的竞争越來越激烈,样品交期越来越短阻抗设计在制前工作中占了很大的比例,如何缩短阻抗制作时间做出满足客户要求的阻抗匹配,是制前蔀必需考虑的一个问题InPlan和InCoupon的出现,给阻抗设计提供了很好的帮助当然,各PCB板厂自己的阻抗计算规则Layout方式与大小都会不一样,InPlan系统需專人进行开发维护,才能真正实现其功能但相信,阻抗设计的自动化将在PCB制前部越来越普及。

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