搜索【下篇】高速PCB阻抗一致性研究
2017-03-24 by:CAE仿真在线 来源:互联网
介电常数差异及其对阻抗一致性的影响
流胶均匀性对介电常数的影响
材料介电常数 εr=V1×ε1+V2×ε2 =V1×ε1+(1-V1)×ε2=(ε1-ε2)×V1 +ε2(V1表示有机树脂在介质层中所占体积比率;V2表示增强玻璃纤维在介质层中所占体积比率)
表4 板边不同位置与板中间厚度偏差
图13 不同含胶量PP流胶引起的介电常数差异对阻抗的影响
(H=5mil,Er=4,W=7mil,T=1.8mil)
板边与板中间介电常数差异对阻抗的影响:外层阻抗线>内层阻抗线;
高含胶量的106 PP片对阻抗的影响明显大于1080、3313和7628;
当阻抗条位置距板边大于或等于50mm时,板边和板内阻抗差异明显小于板边25mm处。
铜厚差异及其对阻抗一致性的影响
不同位置内层铜厚差异来源:干膜前处理和棕化段(微蚀)
表6 干膜前处理和棕化后板面不同位置处铜厚偏差
图14 干膜前处理和棕化减铜量曲线 图15 内层铜厚差异对阻抗值的影响(H=7.0mil,Er=4,W=5mil,T=0.6mil)
距板边不同位置处减铜量平均值差异在0.5μm以内,不同位置处铜厚差异不明显;
内层铜厚对板边测试条和板内图形阻抗差异的影响很小(0.5 ohm以内)。
综合分析
电镀参数、图形设计(孤立线、残铜率)、电镀均匀性等会影响不同位置处铜厚均匀性;
同一拼版内,低残铜率区域图镀铜厚大(20%残铜率比50%残铜率镀铜厚度大15 μm)。
残铜率相同时,距板边越近图镀铜厚越大(板边25 mm处铜厚比板中间大3.5~7.5 μm);
板边与图形内外层铜厚偏差对阻抗的影响不是很大,但板边铜厚偏厚会导致蚀刻后板边线宽偏大(5μm铜厚偏差会导致线宽偏大0.2mil),从而导致板边阻抗偏小。
线宽差异及其对阻抗一致性的影响
0.5 oz基铜:距板边不同距离处线宽差异在2.5 μm左右;
1 oz基铜:靠近板边处线宽比板中间区域偏小0~5 μm。
内层单端线:板边线宽偏小5 μm,其阻抗值偏大0.8 ohm左右;
内层差分线:板边线宽偏小5 μm,其阻抗值偏大1.8 ohm左右。
表8 SES线蚀刻均匀性
线宽差异:板边25 mm处比板中间大5~15 μm; 外层线宽差异主要是电镀边缘效应导致板边铜厚偏大导致;
对阻抗的影响:
线宽偏大5 μm时,外层单端线阻抗偏小0.7 ohm,外层差分线则偏小1.2 ohm;
线宽偏大15 μm时,外层单端线阻抗偏小1.9 ohm,外层差分线则偏小3.4 ohm。
小结
通过以上试验和分析,对影响PCB阻抗一致性的主要因素及各因素影响程度一定的认识,主要结论及改善建议如下:
1.当线路距板边小于25 mm时,线路阻抗值比板中间偏小1~4 ohm,而线路距板边大于50 mm时阻抗值受位置影响变化幅度减小,在满足拼版利用率前提下,建议优先选择开料尺寸满足阻抗线到板边距离大于25 mm;
2.影响PCB拼版阻抗一致性最主要的因素是不同位置介厚均匀性,其次则是线宽均匀性;
3.拼版不同位置残铜率差异会导致阻抗相差1~3 ohm,当图形分布均匀性较差时(残铜率差异较大),建议在不影响电气性能的基础上合理铺设阻流点和电镀分流点,以减小不同位置的介厚差异和镀铜厚度差异;
4.半固化片含胶量越低,层压后介厚均匀性越好,板边流胶量大会导致介厚偏小、介电常数偏大,从而造成近板边线路的阻抗值小于拼版中间区域;
5.对于内层线路,拼版不同位置因线宽和铜厚导致的阻抗一致性差异较小;对于外层线路,铜厚差异对阻抗的影响在2 ohm内,但铜厚差异引起的蚀刻线宽差异对阻抗一致性的影响较大,需提升外层镀铜均匀性能力。
转自:兴森科技
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