隨著電路設(shè)計日趨復(fù)雜和高速，如何保證各種信號（特別是高速信號）完整性,，也就是保證信號質(zhì)量,，成為難題。此時,，需要借助傳輸線理論進行分析,，控制信號線的特征阻抗匹配成為關(guān)鍵，不嚴(yán)格的阻抗控制,，將引發(fā)相當(dāng)大的信號反射和信號失真,，導(dǎo)致設(shè)計失敗。常見的信號,，如PCI總線,、PCI-E總線、USB,、以太網(wǎng),、DDR內(nèi)存、LVDS信號等,，均需要進行阻抗控制,。阻抗控制最終需要通過PCB設(shè)計實現(xiàn)，對PCB板工藝也提出更高要求,，經(jīng)過與PCB廠的溝通,，并結(jié)合EDA軟件的使用,，我對這個問題有了一些粗淺的認識,，愿和大家分享。
多層板的結(jié)構(gòu)：
為了很好地對PCB進行阻抗控制,，首先要了解PCB的結(jié)構(gòu)：
通常我們所說的多層板是由芯板和半固化片互相層疊壓合而成的,，芯板是一種硬質(zhì)的、有特定厚度的,、兩面包銅的板材,，是構(gòu)成印制板的基礎(chǔ)材料。而半固化片構(gòu)成所謂的浸潤層,，起到粘合芯板的作用,，雖然也有一定的初始厚度，但是在壓制過程中其厚度會發(fā)生一些變化,。
通常多層板最外面的兩個介質(zhì)層都是浸潤層,，在這兩層的外面使用單獨的銅箔層作為外層銅箔。外層銅箔和內(nèi)層銅箔的原始厚度規(guī)格，一般有0.5OZ,、1OZ,、2OZ（1OZ約為35um或1.4mil）三種，但經(jīng)過一系列表面處理后,，外層銅箔的最終厚度一般會增加將近1OZ左右,。內(nèi)層銅箔即為芯板兩面的包銅，其最終厚度與原始厚度相差很小,，但由于蝕刻的原因,，一般會減少幾個um。
多層板的最外層是阻焊層,，就是我們常說的“綠油”,，當(dāng)然它也可以是黃色或者其它顏色。阻焊層的厚度一般不太容易準(zhǔn)確確定,，在表面無銅箔的區(qū)域比有銅箔的區(qū)域要稍厚一些,，但因為缺少了銅箔的厚度，所以銅箔還是顯得更突出,，當(dāng)我們用手指觸摸印制板表面時就能感覺到,。
當(dāng)制作某一特定厚度的印制板時，一方面要求合理地選擇各種材料的參數(shù),，另一方面,，半固化片最終成型厚度也會比初始厚度小一些。下面是一個典型的6層板疊層結(jié)構(gòu)：
PCB的參數(shù)：
不同的印制板廠,，PCB的參數(shù)會有細微的差異,，通過與上海嘉捷通電路板廠技術(shù)支持的溝通，得到該廠的一些參數(shù)數(shù)據(jù)：
表層銅箔：
可以使用的表層銅箔材料厚度有三種：12um,、18um和35um,。加工完成后的最終厚度大約是44um、50um和67um,。
芯板：我們常用的板材是S1141A,，標(biāo)準(zhǔn)的FR-4，兩面包銅,，可選用的規(guī)格可與廠家聯(lián)系確定,。
半固化片：
規(guī)格（原始厚度）有7628（0.185mm），2116（0.105mm）,，1080（0.075mm）,，3313（0.095mm ），實際壓制完成后的厚度通常會比原始值小10-15um左右,。同一個浸潤層最多可以使用3個半固化片,，而且3個半固化片的厚度不能都相同,，最少可以只用一個半固化片，但有的廠家要求必須至少使用兩個,。如果半固化片的厚度不夠,，可以把芯板兩面的銅箔蝕刻掉，再在兩面用半固化片粘連,，這樣可以實現(xiàn)較厚的浸潤層,。
阻焊層：
銅箔上面的阻焊層厚度C2≈8-10um，表面無銅箔區(qū)域的阻焊層厚度C1根據(jù)表面銅厚的不同而不同,，當(dāng)表面銅厚為45um時C1≈13-15um,，當(dāng)表面銅厚為70um時C1≈17-18um。
導(dǎo)線橫截面：
以前我一直以為導(dǎo)線的橫截面是一個矩形,，但實際上卻是一個梯形,。以TOP層為例，當(dāng)銅箔厚度為1OZ時,，梯形的上底邊比下底邊短1MIL,。比如線寬5MIL，那么其上底邊約4MIL,，下底邊5MIL,。上下底邊的差異和銅厚有關(guān)，下表是不同情況下梯形上下底的關(guān)系,。
介電常數(shù)：半固化片的介電常數(shù)與厚度有關(guān),，下表為不同型號的半固化片厚度和介電常數(shù)參數(shù)：
板材的介電常數(shù)與其所用的樹脂材料有關(guān)，F(xiàn)R4板材其介電常數(shù)為4.2—4.7,，并且隨著頻率的增加會減小,。
介質(zhì)損耗因數(shù)：電介質(zhì)材料在交變電場作用下，由于發(fā)熱而消耗的能量稱之謂介質(zhì)損耗,，通常以介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ表示,。S1141A的典型值為0.015。
能確保加工的最小線寬和線距：4mil/4mil,。
隨著電路設(shè)計日趨復(fù)雜和高速,，如何保證各種信號（特別是高速信號）完整性,，也就是保證信號質(zhì)量,，成為難題。此時,，需要借助傳輸線理論進行分析,，控制信號線的特征阻抗匹配成為關(guān)鍵，不嚴(yán)格的阻抗控制,，將引發(fā)相當(dāng)大的信號反射和信號失真,，導(dǎo)致設(shè)計失敗,。常見的信號，如PCI總線,、PCI-E總線,、USB、以太網(wǎng),、DDR內(nèi)存,、LVDS信號等，均需要進行阻抗控制,。阻抗控制最終需要通過PCB設(shè)計實現(xiàn),，對PCB板工藝也提出更高要求，經(jīng)過與PCB廠的溝通,，并結(jié)合EDA軟件的使用,，我對這個問題有了一些粗淺的認識，愿和大家分享,。
多層板的結(jié)構(gòu)：
為了很好地對PCB進行阻抗控制,，首先要了解PCB的結(jié)構(gòu)：
通常我們所說的多層板是由芯板和半固化片互相層疊壓合而成的，芯板是一種硬質(zhì)的,、有特定厚度的,、兩面包銅的板材，是構(gòu)成印制板的基礎(chǔ)材料,。而半固化片構(gòu)成所謂的浸潤層,，起到粘合芯板的作用，雖然也有一定的初始厚度,，但是在壓制過程中其厚度會發(fā)生一些變化,。
通常多層板最外面的兩個介質(zhì)層都是浸潤層，在這兩層的外面使用單獨的銅箔層作為外層銅箔,。外層銅箔和內(nèi)層銅箔的原始厚度規(guī)格,，一般有0.5OZ、1OZ,、2OZ（1OZ約為35um或1.4mil）三種,，但經(jīng)過一系列表面處理后，外層銅箔的最終厚度一般會增加將近1OZ左右,。內(nèi)層銅箔即為芯板兩面的包銅,，其最終厚度與原始厚度相差很小，但由于蝕刻的原因,，一般會減少幾個um,。
多層板的最外層是阻焊層，就是我們常說的“綠油”,，當(dāng)然它也可以是黃色或者其它顏色,。阻焊層的厚度一般不太容易準(zhǔn)確確定,，在表面無銅箔的區(qū)域比有銅箔的區(qū)域要稍厚一些，但因為缺少了銅箔的厚度,，所以銅箔還是顯得更突出,，當(dāng)我們用手指觸摸印制板表面時就能感覺到。
當(dāng)制作某一特定厚度的印制板時,，一方面要求合理地選擇各種材料的參數(shù),，另一方面，半固化片最終成型厚度也會比初始厚度小一些,。下面是一個典型的6層板疊層結(jié)構(gòu)：
PCB的參數(shù)：
不同的印制板廠,，PCB的參數(shù)會有細微的差異，通過與上海嘉捷通電路板廠技術(shù)支持的溝通,，得到該廠的一些參數(shù)數(shù)據(jù)：
表層銅箔：
可以使用的表層銅箔材料厚度有三種：12um,、18um和35um。加工完成后的最終厚度大約是44um,、50um和67um,。
芯板：我們常用的板材是S1141A，標(biāo)準(zhǔn)的FR-4,，兩面包銅,，可選用的規(guī)格可與廠家聯(lián)系確定。
半固化片：
規(guī)格（原始厚度）有7628（0.185mm）,，2116（0.105mm）,，1080（0.075mm），3313（0.095mm ）,，實際壓制完成后的厚度通常會比原始值小10-15um左右,。同一個浸潤層最多可以使用3個半固化片，而且3個半固化片的厚度不能都相同,，最少可以只用一個半固化片,，但有的廠家要求必須至少使用兩個。如果半固化片的厚度不夠,，可以把芯板兩面的銅箔蝕刻掉,，再在兩面用半固化片粘連，這樣可以實現(xiàn)較厚的浸潤層,。
阻焊層：
銅箔上面的阻焊層厚度C2≈8-10um,，表面無銅箔區(qū)域的阻焊層厚度C1根據(jù)表面銅厚的不同而不同，當(dāng)表面銅厚為45um時C1≈13-15um,，當(dāng)表面銅厚為70um時C1≈17-18um,。
導(dǎo)線橫截面：
以前我一直以為導(dǎo)線的橫截面是一個矩形，但實際上卻是一個梯形,。以TOP層為例,，當(dāng)銅箔厚度為1OZ時，梯形的上底邊比下底邊短1MIL,。比如線寬5MIL,，那么其上底邊約4MIL，下底邊5MIL,。上下底邊的差異和銅厚有關(guān),，下表是不同情況下梯形上下底的關(guān)系。
介電常數(shù)：半固化片的介電常數(shù)與厚度有關(guān),，下表為不同型號的半固化片厚度和介電常數(shù)參數(shù)：
板材的介電常數(shù)與其所用的樹脂材料有關(guān),，F(xiàn)R4板材其介電常數(shù)為4.2—4.7，并且隨著頻率的增加會減小,。
介質(zhì)損耗因數(shù)：電介質(zhì)材料在交變電場作用下,，由于發(fā)熱而消耗的能量稱之謂介質(zhì)損耗，通常以介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ表示,。S1141A的典型值為0.015,。
能確保加工的最小線寬和線距：4mil/4mil。
阻抗計算的工具簡介：
當(dāng)我們了解了多層板的結(jié)構(gòu)并掌握了所需要的參數(shù)后,，就可以通過EDA軟件來計算阻抗,。可以使用Allegro來計算,，但這里我向大家推薦另一個工具Polar SI9000,，這是一個很好的計算特征阻抗的工具，現(xiàn)在很多印制板廠都在用這個軟件,。
無論是差分線還是單端線,，當(dāng)計算內(nèi)層信號的特征阻抗時，你會發(fā)現(xiàn)Polar SI9000的計算結(jié)果與Allegro僅存在著微小的差距,，這跟一些細節(jié)上的處理有關(guān),，比如說導(dǎo)線橫截面的形狀。但如果是計算表層信號的特征阻抗,，我建議你選擇Coated模型,，而不是Surface模型，因為這類模型考慮了阻焊層的存在,，所以結(jié)果會更準(zhǔn)確,。下圖是用Polar SI9000計算在考慮阻焊層的情況下表層差分線阻抗的部分截圖：
由于阻焊層的厚度不易控制，所以也可以根據(jù)板廠的建議,，使用一個近似的辦法：在Surface模型計算的結(jié)果上減去一個特定的值,，我建議差分阻抗減去8歐姆，單端阻抗減去2歐姆,。