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PCB技術(shù):如果傳輸線也有身材?

PCB線路板打樣 ? 來源:一博科技 ? 作者: 黃剛 ? 2021-03-21 11:50 ? 次閱讀
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古語有云:窈窕淑女,君子好逑,如果要各位PCB行業(yè)的高富帥從高高瘦瘦和矮胖矮胖這兩種身材的美女中去選擇的話,相信大多數(shù)人都會選擇前者吧。那么如果傳輸線也有身材這一說的話,你們又會怎么選擇呢?

那個,大家不要想多哈,高速先生下面說的還是正兒八經(jīng)的PCB技術(shù)。恩,這篇文章應(yīng)該要先從疊層說起。

當(dāng)然疊層是形形色色的,從4層到8層到……64層都有,但是無論多少層都好,對于設(shè)計高速信號的朋友來說,最關(guān)心的就是這3層:G-S-G!

恩,不錯,就是下面這三層。

尤其是對于通信設(shè)備的背板而言更是如此。PCB工程師在評估的時候最關(guān)心的是需要多少個內(nèi)層可以出線,那么上面這個G-S-G的單元就是最核心的一環(huán)。例如你有板厚要求,然后確定了需要多少層內(nèi)層出線可以滿足之后,基本上就確定了一個G-S-G單元的厚度,然后多少個內(nèi)層就由多少個G-S-G單元來構(gòu)成了。

回到我們這邊列舉的那兩個疊層,你會發(fā)現(xiàn),G-S-G的構(gòu)成也是略有不同,哪里不同呢?銅箔厚度可以不同,一般來說高速信號可以用0.5oz銅箔和1oz銅箔兩種情況。如果G-S-G這個單元的厚度一定的時候,如果用0.5oz的銅箔和1oz的銅箔到底對于走線的損耗有什么區(qū)別呢?高速先生大概畫出一個示意圖,就很清晰了。

同樣的G-S-G厚度的情況下,0.5oz銅箔和1oz銅箔的銅厚是不相同的,但是上面的示意圖有一個錯誤的地方,根據(jù)阻抗的計算公式,如果同樣要控制到阻抗100歐姆的情況下,銅厚變厚了,介質(zhì)厚度不變,那么線寬就會變細,也就是正確的示意圖應(yīng)該是下面這樣,1oz銅厚的情況下線寬肯定會比0.5oz銅厚時要細!

所以也就說本文題目所說的PCB也有身材一說,0.5oz的銅箔是矮矮胖胖,1oz的銅箔是高高瘦瘦。那么大家有沒有想過這兩種情況下走線的損耗會有差別嗎?也就是本文要去探討的核心內(nèi)容了。

恩,我們按照M6級別的板材進行一個0.5oz和1oz的疊層,例如G-S-G的厚度的10mil,上面的厚度各5mil的情況下,我們算出分別的線寬大概是0.5oz的時候是4.8/9mil,1oz的時候是4.2/9mil?;旧蟿偤镁€寬少0.6mil,銅厚增加0.6mil的樣子。

我們對以上的結(jié)構(gòu)做一個仿真,在20inch的長線的情況下,兩者的損耗對比是這樣的。

在20inch走線的情況下,我們標(biāo)注了10GHz這個點,損耗差別了有1dB。說明兩者還是會有一定的區(qū)別,至于區(qū)別大不大,大家說了算哈,可能每個人的感覺不一樣。

高速先生腦洞開得大一點,假設(shè)再給出說明個2oz銅箔,其他條件都不變的情況下會怎么樣呢?雖然,做過高速PCB設(shè)計的工程師都知道,2oz銅箔作為高速線會被人笑SI。但是仿真是可以去嘗試去假設(shè)的嘛。于是我們增加同樣厚度情況下2oz的結(jié)構(gòu),線寬進一步縮小,大概是3.4/9mil,這是一個更高更瘦的走線。這個時候我們再仿真一下,把幾種情況對比,如下所示哈。

恩,還是呈正比的關(guān)系,銅厚越厚的情況下,雖然犧牲了線寬來保證阻抗,但是損耗也是會進一步降低哈。

而且我們還做了其他的一些條件的變化,例如不同損耗因子DF 板材的變換,不同的銅箔粗糙度的變換,發(fā)現(xiàn)走線的銅厚與損耗的變化依然是這個趨勢哈。

編輯:hfy

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