板厂阻抗控制5%为什么那么难？这个因素就可能把误差占满了！
宣布时间：2023-02-07 17:35
作者：银娱geg优越会科技高速先天生员 黄刚
应该有不少的粉丝们对PCB加工工艺有所相识，从PCB设计完成发到工厂把PCB板加工出来，完成贴片是一个很“漫长”的流程，中心可能需要履历几十道工序。各人都知道加工会保存误差，误差就一定会导致我们传输线的阻抗爆发转变。因此PCB板厂经由这么多年的生长，无数次的走过这么一套PCB加工的流程，一定会把阻抗的加工误差控制到一个合理的规模，现在通例的板厂也就是控制在10%的误差。那么不少朋侪一定就会有疑问，为什么是10%？为什么不可进一步的把通例控制能力推到8%，甚至5%呢？
从PCB加工工艺一步一步往下去看，你会发明，险些每一个流程都会对传输线阻抗控制爆发误差，因此10%这个数值是板厂综合到种种误差之后得出来的一个能够实现的较量优的数值了，那为什么很难做到8%甚至5%呢？高速先生通过仿真剖析下面这个加工因素对阻抗的转变，各人或许能够对阻抗的控制难度有一个更为知性的熟悉哈！
今天要说的对阻抗控制爆发较大差别的因素是玻纤效应的影响。着实这个因素严酷意义来说不属于PCB的加工因素，由于玻纤布类型早在设计阶段就可能已经选好了，虽然有一些客户在叠层设计的时间只写上每层的厚度，可是不指定PP和core的玻纤布类型，这样的话，板厂就会在加工阶段自己凭证客户的厚度来选择，然后最先加工。这样的话，选择PP和core的随机性就更大了。
各人一定或多或少听过差别类型的PP，例如1080，2116，3313，7628等。可是不知道它们详细有什么区别，这里高速先生给各人稍微深入的普及下哈。下图的PCB切片就可以看到，PCB介质（无论是core照旧PP片）都是由两部分组成的，包括了玻璃纤维布和树脂。其中玻璃纤维布就像骨架，起增增强度和支持的作用，树脂就像胶水，起到粘合的效果。
然后我们说的PP的类型，着实是指玻纤布的类型，树脂都是一样的。玻纤布着实和我们各人穿的衣服类似，纤维都是纵横轴（又叫经纬线）编织而成的，但组成线的粗细疏密纷歧样，以是布有厚薄、疏密之分。若有些防水防风布，编织很是密且薄，尚有一些毛线洞洞装，厚可是会有洞，透风，玻纤布着实是一样的结构。
玻纤凭证差别的加工方法，有通俗玻纤，开纤布清静织布等，最终的效果是疏密厚薄有差别，我们看到的就是开窗的巨细差别较大，如下图所示。
然后凭证单位长度有差别数目玻纤束的编织方法，就形成了窗口巨细差别的玻纤布类型，下图是高速先生在“自制”的显微镜下在实物板上看到的差别玻纤布的图像：
那什么是玻纤效应呢？高速先生也花点篇幅和各人先容下，所谓玻纤效应，并不但纯只是玻纤的问题，它是和树脂一起作用的效果。引起玻纤效应的缘故原由并不但是玻纤是通俗玻纤，开窗较量大，而是由于玻璃纤维布自己和树脂的介电常数差别。一样平常来说，玻璃纤维布的介电常数是6左右，而树脂是较量低的，一样平常在2-3之间。这个时间差分线处在玻纤的哪个位置就显得很主要。
那究竟走线在PP上的差别位置会对阻抗有多大差别呢？着实这个事情从仿真和测试都很难用数据去量化，由于走线在哪个位置原来就是一件随机的事情，因此很难获得详细阻抗误差的规模，高速先生实验在cadence的3D仿真软件中凭证IPC协会对玻纤布的详细规格建出一个3D的玻纤布模子，建的是较量差的1080PP模子，如下所示：
从模子上可以看到，1080的PP玻纤布的开窗是较量大的，我们在上面建了一对理想情形下靠近100欧姆的差分线，然后我们通过扫描它在PP上的差别位置仿真获得各自的阻抗，凭证走线往右移动每隔2mil的情形举行扫描，或许仿真6个case，如下所示：
然后设置好频率规模等参数就最先仿真3D仿真了。各人是不是很期待仿真出来的阻抗究竟有没有差别呢？别急嘛，高速先生先给各人一些心理的准备，上面说到玻纤效应对阻抗的影响主要是由于走线可能会落到空窗上，也可能会落在玻纤布上，由于两者介电常数有差别，因此体现出来的阻抗一定就有差别了，以是仿真出来的阻抗一定是会有差别的！
这个仿真看起来模子似乎很简朴，可是着实仿真时间是很长的，由于玻纤布的结构照旧较量重大，高速先生用了最近刚设置的高端服务器也需要扫描快2天时间才把6种case的效果仿真出来，以是让各人期待一下下应该也不过分哈~~~
仿真效果出来了，我们把差别位置的6个case的阻抗仿真效果摆在一起，发明阻抗的误差照旧较量大的，这6个case的阻抗最高的在105欧姆，最低的是97欧姆，若是以中值101欧姆来算误差的值，那这个1080PP上的走线的阻抗仿真误差就已经有4%了！这里再多说两句就是，6个case的效果并不是凭证往右移动走线的顺序依次排列的，移动2mil纷歧定就比移动4mil要高，在PP上差别位置的阻抗要凭证详细走线落到更多是玻纤布照旧空窗上来决议。
值得注重的另外一点是，纵然照旧使用1080这种PP类型，差分线的线宽和线间距的组合差别，仿真获得的阻抗一定也不尽相同，另外扫描差别位置的阻抗，获得的最大最小阻抗误差的数值也可能差别，可能更大，也可能更小，缘故原由也是和上述讲的是统一个哈。
最后总结一下，玻纤效应只是其中一个会影响阻抗误差的因素，尚有许多影响阻抗的因素，并且有的加工因素可能更难从仿真建模中去权衡，更具有随机性。因此对一个产品的开发，可能更主要的不是再从加工上去抠板材从10%到8%甚至5%的阻抗加工误差了，转到从PCB上更优化的设计去获取更多的系统裕量会是更现实的要领，这样才华在板材加工爆发一定的阻抗加工误差的情形下依然拥有很好的裕量，尤其是对阻抗很是敏感的高速串行信号，优异的PCB设计能力和准确的仿真可能能帮到各人的产品拥有更多的裕量来对抗加工误差！
