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PCB特性阻抗控制精度探讨 2008-6-20 22:53:02　资料来源:PCBcity　作者: 作者简介 　　何思军 2000年8月加入一家大型PCB公司,主要负责MI的设计、审核及高难度板件的制作等方面的工作, 从2005年5月起加入深圳市五洲电路集团有限公司,任公司副总经理，负责工厂新工艺、新材料的研究、开发、推广及样板、高难度板的制作等。通过多年来的实践，对高难度板件的制作方面积累了不少的经验，特别是对高密度、高多层的埋盲孔板及特性阻抗板方面颇有研究，并发表有关论文数篇。 摘要： 　　随着以计算机为先导的电路信号传输高速化的迅速发展，其中一个非常重要的问题就是：要求PCB在高速信号传输中保持信号稳定，不产生误动作，这就要求所使用的PCB的特性阻抗控制精度化的提高。对特性阻抗控制精度提出更为严格的要求，这对PCB制造厂来说确实是很大的挑战，为此，本文针对如何满足客户严格的阻抗控制精度要求方面进行探讨，希望能对PCB制造业同行有所帮助。 关键词： 阻抗控制、阻抗控制精度 1、 前 言 　　随着电子整机产品的高速化发展，这就要求所使用PCB的特性阻抗控制要求达到高精度化。以计算机高速化进展为例，就可以说明这一需求的发展趋势。   　　最初对PCB确立±10%的控制精度要求是由电路中800MHz频率信号的Direc Rambus 型的DRAM模块（RIMM）应用所提出的，这是为了保证计算机主机和交换机的内部电路实现更高速的动作。不仅搭载RIMM的计算机产品，而且很多的电子产品也需要基板上的电路能很好地与之匹配，一些客户相应使用的PCB板件的特性阻抗控制精度不在局限于原来的±15%或±10%，有的阻抗控制精度要求提高到±8%甚至±5%，这对PCB制造厂来说确实是很大的挑战。本文主要针对如何满足客户严格的阻抗控制精度要求方面进行阐述，希望能对PCB制造业同行有所帮助。2、阻 抗 控 制 精 度 分 析 　　一般多层板的传输线系统要达到60±10%Ω还算容易，但要达到75±5%Ω，甚至50±5%Ω时就会有点难度,误差5%即使对于技术规格要求较高的应用而言也是不常见的，但还是有一些客户对阻抗控制精度提出了±5%的要求，现举例来说明。 　　以下是我司生产的一种板件，该板的要求：4层板，完成板厚1.0±0.10mm，板材采用FR4，客户有指定的叠层结构，见下图 　　其中TOP层有单线阻抗要求，参考层为第2层，其中单线阻抗线宽W1要求12.0MIL,阻抗要求50±5%Ω（50±2.5Ω），其结构如下： 　　对于客户如此严格的阻抗控制精度要求,如何去满足?下面来谈谈我们公司是如何去进行控制的。 2.1 PCB特性阻抗的模拟计算 　　对于有阻抗控制要求的板，目前，PCB工厂比较常见的做法就是在PCB的生产拼版板边适当位置设计一些阻抗试样，这些阻抗试样具有与PCB相同的分层和阻抗线构造。在设计阻抗试样前会预先采用一些阻抗计算软件对阻抗进行模拟计算，以便对阻抗进行预测。其中英国POLAR公司开发的CITS测试系统及计算软件自1991年起已经为许多PCB制造商所使用，而且操作简单、具有强大的功能计算能力。但不管该系统功能有多强大，其计算能力及计算阻抗的场求解工具都依赖于使用“理想的”材质，模拟计算的结果与实际测量的阻抗结果之间总会存在一定的偏差。因此，对于客户阻抗控制精度要求±5%的情况下,采用计算精度比较高的软件进行较为准确的模拟预测就显得尤为重要了。为此，我们采用英国POLAR公司开发的必威体育精装版计算软件Polar SI8000K 控制阻抗快速解算器进行模拟预测，由于客户要求：为了满足50±5%Ω的阻抗允许PCB厂可对叠层结构做适当调整,而阻抗线宽不可调整,为此,模拟结果如下： 　　根据上面的模拟结果可看出,为了满足客户50Ω阻抗要求,需将客户原有TOP层到第2层的介质层厚度9mil调整为7mil,同时，为了满足客户完成板厚，需将芯板厚度也做相应调整。结合内层线路的布线密度,调整为如下叠层结构： 2.2 PCB的生产过程控制 2.2.1采用平行光曝光机进行生产 　　因为非平行光是属于点光源,发射的光是散射的光,因此,这些光线透过菲林底片进入感光干膜或其他液态抗蚀刻剂膜等是呈各种各样角度曝光的,经过曝光显影出来的图形与底片上的图形会有一定的偏差，而平行光是以垂直方向照射到感光干膜或其他液态抗蚀刻剂膜进行曝光的，因此，感光层上曝光出来的导线宽度会十分接近菲林底片上的导线宽度，这样，可以得到更为准确的导线宽度，从而减少这种偏差对阻抗带来的影响。 2.2.2 外层基铜选用薄铜箔 　　由于精细线路的迅速发展，薄铜箔已得到大量的发展并被全面使用，铜箔厚度已由早些年的1OZ走向1/2OZ为主，而且早也开发出1/3OZ和1/4OZ，甚至更薄的如1/7OZ铜