【下篇】高速PCB阻抗一致性研究

2017-03-24 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

介電常數(shù)差異及其對(duì)阻抗一致性的影響

流膠均勻性對(duì)介電常數(shù)的影響

材料介電常數(shù) εr=V1×ε1+V2×ε2 =V1×ε1+(1-V1)×ε2=(ε1-ε2)×V1 +ε2(V1表示有機(jī)樹(shù)脂在介質(zhì)層中所占體積比率;V2表示增強(qiáng)玻璃纖維在介質(zhì)層中所占體積比率)

表4 板邊不同位置與板中間厚度偏差

圖13 不同含膠量PP流膠引起的介電常數(shù)差異對(duì)阻抗的影響

(H=5mil,Er=4,W=7mil,T=1.8mil)

板邊與板中間介電常數(shù)差異對(duì)阻抗的影響:外層阻抗線(xiàn)>內(nèi)層阻抗線(xiàn);

高含膠量的106 PP片對(duì)阻抗的影響明顯大于1080、3313和7628;

當(dāng)阻抗條位置距板邊大于或等于50mm時(shí),板邊和板內(nèi)阻抗差異明顯小于板邊25mm處。

銅厚差異及其對(duì)阻抗一致性的影響

內(nèi)層銅厚

不同位置內(nèi)層銅厚差異來(lái)源:干膜前處理和棕化段(微蝕)

表6 干膜前處理和棕化后板面不同位置處銅厚偏差

圖14 干膜前處理和棕化減銅量曲線(xiàn) 圖15 內(nèi)層銅厚差異對(duì)阻抗值的影響(H=7.0mil,Er=4,W=5mil,T=0.6mil)

距板邊不同位置處減銅量平均值差異在0.5μm以?xún)?nèi),不同位置處銅厚差異不明顯;

內(nèi)層銅厚對(duì)板邊測(cè)試條和板內(nèi)圖形阻抗差異的影響很小(0.5 ohm以?xún)?nèi))。

外層銅厚

綜合分析

電鍍參數(shù)、圖形設(shè)計(jì)(孤立線(xiàn)、殘銅率)、電鍍均勻性等會(huì)影響不同位置處銅厚均勻性;

同一拼版內(nèi),低殘銅率區(qū)域圖鍍銅厚大(20%殘銅率比50%殘銅率鍍銅厚度大15 μm)。

殘銅率相同時(shí),距板邊越近圖鍍銅厚越大(板邊25 mm處銅厚比板中間大3.5~7.5 μm);

板邊與圖形內(nèi)外層銅厚偏差對(duì)阻抗的影響不是很大,但板邊銅厚偏厚會(huì)導(dǎo)致蝕刻后板邊線(xiàn)寬偏大(5μm銅厚偏差會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)寬偏大0.2mil),從而導(dǎo)致板邊阻抗偏小。

線(xiàn)寬差異及其對(duì)阻抗一致性的影響

內(nèi)層線(xiàn)寬綜合分析

0.5 oz基銅:距板邊不同距離處線(xiàn)寬差異在2.5 μm左右;

1 oz基銅:靠近板邊處線(xiàn)寬比板中間區(qū)域偏小0~5 μm。

內(nèi)層單端線(xiàn):板邊線(xiàn)寬偏小5 μm,其阻抗值偏大0.8 ohm左右;

內(nèi)層差分線(xiàn):板邊線(xiàn)寬偏小5 μm,其阻抗值偏大1.8 ohm左右。

外層線(xiàn)寬綜合分析

表8 SES線(xiàn)蝕刻均勻性

線(xiàn)寬差異:板邊25 mm處比板中間大5~15 μm; 外層線(xiàn)寬差異主要是電鍍邊緣效應(yīng)導(dǎo)致板邊銅厚偏大導(dǎo)致;

對(duì)阻抗的影響:

線(xiàn)寬偏大5 μm時(shí),外層單端線(xiàn)阻抗偏小0.7 ohm,外層差分線(xiàn)則偏小1.2 ohm;

線(xiàn)寬偏大15 μm時(shí),外層單端線(xiàn)阻抗偏小1.9 ohm,外層差分線(xiàn)則偏小3.4 ohm。

小結(jié)

通過(guò)以上試驗(yàn)和分析,對(duì)影響PCB阻抗一致性的主要因素及各因素影響程度一定的認(rèn)識(shí),主要結(jié)論及改善建議如下:

1.當(dāng)線(xiàn)路距板邊小于25 mm時(shí),線(xiàn)路阻抗值比板中間偏小1~4 ohm,而線(xiàn)路距板邊大于50 mm時(shí)阻抗值受位置影響變化幅度減小,在滿(mǎn)足拼版利用率前提下,建議優(yōu)先選擇開(kāi)料尺寸滿(mǎn)足阻抗線(xiàn)到板邊距離大于25 mm;

2.影響PCB拼版阻抗一致性最主要的因素是不同位置介厚均勻性,其次則是線(xiàn)寬均勻性;

3.拼版不同位置殘銅率差異會(huì)導(dǎo)致阻抗相差1~3 ohm,當(dāng)圖形分布均勻性較差時(shí)(殘銅率差異較大),建議在不影響電氣性能的基礎(chǔ)上合理鋪設(shè)阻流點(diǎn)和電鍍分流點(diǎn),以減小不同位置的介厚差異和鍍銅厚度差異;

4.半固化片含膠量越低,層壓后介厚均勻性越好,板邊流膠量大會(huì)導(dǎo)致介厚偏小、介電常數(shù)偏大,從而造成近板邊線(xiàn)路的阻抗值小于拼版中間區(qū)域;

5.對(duì)于內(nèi)層線(xiàn)路,拼版不同位置因線(xiàn)寬和銅厚導(dǎo)致的阻抗一致性差異較小;對(duì)于外層線(xiàn)路,銅厚差異對(duì)阻抗的影響在2 ohm內(nèi),但銅厚差異引起的蝕刻線(xiàn)寬差異對(duì)阻抗一致性的影響較大,需提升外層鍍銅均勻性能力。

轉(zhuǎn)自:興森科技

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