PCB科技 - 詳細的PCB阻抗設計

簡介

隨著科學與技術的發展，特別是積體電路資料的進步，運算速度大幅提升，積體電路也被驅使到高密度、小尺寸、單零件。這一切造就了今天和未來印刷電路板的高頻率響應。 高速數位電路的使用，意味著電路的阻抗必須受到控制，具有低失真、低干擾、低串音，以及消除電磁干擾 EMI 的特性。阻抗設計在工業 PCB 設計中變得越來越重要。作為 PCB 製造的前端，它負責阻抗模擬計算和阻抗條設計。客戶對阻抗控制的要求越來越高，阻抗控制的數量也越來越多。如何快速準確地進行阻抗設計，是前端系統人員非常關心的問題。

阻抗的主要類型及影響因素

阻抗（Zo）定義：在已知頻率下流過的交流電的總電阻稱為阻抗（Zo）。 對於印刷電路板，它是指某個電路層（訊號層）在高頻訊號下到其最近基準面的總阻抗。

1.阻抗類型：

（1）特性阻抗。 在電腦和無線通訊等電子資訊產品中，在印刷電路板電路中傳輸的能量是由電壓和時間組成的方波訊號（稱為脈衝）。 遇到的電阻稱為特性阻抗。

（2）差分阻抗——在驅動端輸入兩個具有相反極性的相同訊號波形，分別由兩條差分線傳輸，並在接收端减去兩個差分訊號。 差分阻抗是兩條導線之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗一條線路到兩條線路的接地的阻抗值與兩條線路的阻抗值相同。

（4）偶數模式阻抗在驅動端輸入兩個具有相同極性的相同訊號波形，當兩條導線連接在一起時，輸入阻抗Zcom。

（5）共模阻抗兩條導線之一對地的阻抗Zoe，兩條導線的阻抗值相同，通常大於奇模阻抗。

其中，特徵阻抗和微分阻抗是共阻抗，共模和奇模是罕見的。

2.影響阻抗的因素：

W——線寬/線到線線寬增大，阻抗减小，距離增大，阻抗增大；

H——絕緣厚度——厚度新增，阻抗新增；

T-----銅厚度銅厚度新增，阻抗降低；

H1——綠油厚度新增，阻抗降低；

Er——介電常數參攷層DK值增大，阻抗减小；

咬邊——W1-W咬邊新增，阻抗變大。

阻抗計算自動化

Si8000是一種新的邊界元法場效應解小算盘軟件，基於我們熟悉的早期極性阻抗設計系統的易於使用的使用者介面。 該軟件包含各種阻抗模塊。 人員可以通過選擇特定模塊、輸入線寬、線間距、層間厚度、銅厚度、Er值和其他相關數據來計算阻抗結果。 一個印刷電路板阻抗控制數可以少到4或5組，也可以多到幾十組。 每組有不同的控制線寬、層間厚度、銅厚度等。如果逐個檢查數據，然後手動輸入相關參數計算，非常耗時且容易出錯。

自動生成阻抗條

如果客戶沒有自行設計阻抗條，我們需要自行設計阻抗條，並將其放置在板的邊緣或斷裂邊緣（通常，阻抗條放置在斷裂邊緣，需要客戶的同意）。 電路板製造商在電路板的側面設計了一個阻抗條，以滿足客戶阻抗控制的所有特性和參數。 通過測試阻抗條的阻抗值，反映電路板滿足客戶的阻抗控制要求。 要正確測試電路板中的阻抗值，關鍵在於阻抗條的設計。

一般的印刷電路板工廠阻抗條設計方法是：MI工程師根據計算的阻抗結果填寫阻抗附著錶，如阻抗值、參攷層、控制線寬、測試孔、參攷層内容（正負膜）等。

然後，CAM工程師根據MI提供的阻抗錶手動製作阻抗條，或通過腳本輸入相關阻抗數據，並用程式運行阻抗條。 在正常情况下，我們為一個阻抗值設計一個阻抗條，製作一個阻抗條通常需要大約10分鐘。 重複手動填充數據非常耗時且容易出錯。

Incoon採用嵌入式開發架構，可以在半成品級別檢測層之間的理想鑽孔位置，使現有板層的鑽孔操作可以與掛片電路層完全一致，並集成了完整的CAM。 採用工程技術生成阻抗量測的試片電路、開發結構和半成品錶，可以找到試片級的最佳互連能力，並且可以用智慧操作嚮導代替複雜的手動計算，該嚮導可以在幾秒鐘內自動完成。 計算可靠的量測電路試片，使試片的設計成為一項簡單而標準的任務。

總結

印刷電路板 競爭越來越激烈, 樣品交付時間越來越短, 阻抗設計在前期製作工作中占很大比例. 如何縮短阻抗生產時間，使阻抗匹配滿足客戶要求是必須考慮的問題. InPlan和InCoOn的出現為阻抗設計提供了很好的幫助. 當然, 每個 印刷電路板 電路板製造商自己的阻抗計算規則, 佈局方法和大小將不同. InPlan系統需要專業人員進行開發和維護, 為了真正實現其功能. 但我相信阻抗設計的自動化將在製造業中越來越流行.