深亞電子是一家集PCB設(shè)計(jì)，PCB制板，SMT貼片一站式服務(wù)商，今天深亞電子和大家一起了解一下PCB阻抗設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)。

1、前言

　　隨著科技發(fā)展, 尤其在積體電路的材料之進(jìn)步，使運(yùn)算速度有顯著提升, 促使積體電路走向高密度﹑小體積, 單一零件, 這些都導(dǎo)致今日及未來的印刷電路板走向高頻響應(yīng), 高速率數(shù)位電路之運(yùn)用, 也就是必須控制線路的阻抗﹑低失真﹑低干擾及低串音及消除電磁干擾EMI。阻抗設(shè)計(jì)在PCB設(shè)計(jì)中顯得越來越重要。作為PCB制造前端的制前部，負(fù)責(zé)阻抗的模擬計(jì)算，阻抗條的設(shè)計(jì)?？蛻魧?duì)阻抗控制要求越來越嚴(yán)，而阻抗管控?cái)?shù)目也原來越多，如何快速，準(zhǔn)確地進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì)，是制前人員非常關(guān)注的一個(gè)問題。

　　2、阻抗主要類型及影響因素

　　阻抗（Zo）定義：對(duì)流經(jīng)其中已知頻率之交流電流所產(chǎn)生的總阻力稱為阻抗（Zo）。對(duì)印刷電路板而言，是指在高頻訊號(hào)之下，某一線路層(signal layer)對(duì)其最接近的相關(guān)層(reference plane)總合之阻抗。

　　2.1 阻抗類型：

　　(1)特性阻抗　在計(jì)算機(jī)﹑無線通信等電子信息產(chǎn)品中, PCB的線路中的傳輸?shù)哪芰? 是一種由電壓與時(shí)間所構(gòu)成的方形波信號(hào)（square wave signal, 稱為脈沖pulse），它所遭遇的阻力則稱為特性阻抗。

　　(2)差動(dòng)阻抗　驅(qū)動(dòng)端輸入極性相反的兩個(gè)同樣信號(hào)波形，分別由兩根差動(dòng)線傳送,在接收端這兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)相減。差動(dòng)阻抗就是兩線之間的阻抗Zdiff。

　　(3)奇模阻抗　兩線中一線對(duì)地的阻抗Zoo，兩線阻抗值是一致。

　　(4)偶模阻抗　驅(qū)動(dòng)端輸入極性相同的兩個(gè)同樣信號(hào)波形, 將兩線連在一起時(shí)的阻抗Zcom。

　　(5)共模阻抗　兩線中一線對(duì)地的阻抗Zoe，兩線阻抗值是一致,通常比奇模阻抗大。

　　其中特性和差動(dòng)為常見阻抗，共模與奇模等很少見。

　　2.2 影響阻抗的因素：

　　W-----線寬/線間　線寬增加阻抗變小，距離增大阻抗增大；
　　H----絕緣厚度　厚度增加阻抗增大；
　　T------銅厚　銅厚增加阻抗變小；
　　H1---綠油厚　厚度增加阻抗變?。?br /> 　　Er-----介電常數(shù)　參考層　DK值增大, 阻抗減?。?br /> 　　Undercut----W1-W　undercut增加, 阻抗變大。

3、阻抗計(jì)算自動(dòng)化

　　如今，我們業(yè)界最常用的阻抗計(jì)算工具是Polar公司提供的Si8000 Field Solver，Si8000是全新的邊界元素法場(chǎng)效解計(jì)算器軟件，建立在我們熟悉的早期Polar阻抗設(shè)計(jì)系統(tǒng)易于使用的用戶界面之上。此軟件包含各種阻抗模塊，人員通過選擇特定模塊，輸入線寬，線距，介層厚度，銅厚，Er值等相關(guān)數(shù)據(jù)，可以算出阻抗結(jié)果。一個(gè)PCB阻抗管控?cái)?shù)目少則4，5組，多則幾十組，每一組的管控線寬，介層厚度，銅厚等都不同，如果一個(gè)個(gè)去查數(shù)據(jù)，然后手動(dòng)輸入相關(guān)參數(shù)計(jì)算，非常費(fèi)時(shí)且容易出錯(cuò)。

　　下面，將介紹如何通過業(yè)界領(lǐng)先的制前設(shè)計(jì)工程軟件解決方案供貨商奧寶科技的InPlan軟件，自動(dòng)地進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì)，大幅提高制前工作效率。

　　奧寶科技的InPlan系統(tǒng)，可與Si8000連接，在以下數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)上，自動(dòng)計(jì)算阻抗：首先，在InPlan建立完整的物料庫，按不同廠商，型號(hào)歸類。建入依廠內(nèi)實(shí)際制程參數(shù)得出的壓合厚度，基板銅厚，PP含膠量等數(shù)據(jù)。

　　然后，在InPlan里建立算阻抗的規(guī)則Rule，如綠油厚度，Undercut值也可根據(jù)不同的銅厚，阻抗模塊或內(nèi)外層的不同設(shè)定規(guī)則。介電常數(shù)則主要根據(jù)材料種類，阻抗模塊的不同分別寫入公式。阻抗值，阻抗線寬公差也通過InPlan Rule寫入規(guī)則。算阻抗時(shí)，InPlan根據(jù)規(guī)則自動(dòng)帶出相關(guān)的阻抗影響參數(shù)值，算出最優(yōu)化的阻抗結(jié)果。且不管有多少組阻抗，只需點(diǎn)一個(gè)按鈕，幾秒鐘的時(shí)間就可以得出所有結(jié)果。

　4、自動(dòng)生成阻抗條

　　如果客戶沒有自己設(shè)計(jì)阻抗條, 我們就需要自行設(shè)計(jì)阻抗條放于板邊或者折斷邊上(一般情況下阻抗條放于折斷邊需要客戶的同意)。電路板制造商在電路板邊設(shè)計(jì)滿足客戶阻抗控制所有特征及參數(shù)的阻抗條,通過測(cè)試阻抗條的阻抗值，反映出電路板達(dá)到客戶阻抗控制要求。要正確測(cè)試板內(nèi)阻抗值，關(guān)鍵在于阻抗條的設(shè)計(jì)。

　　一般PCB廠阻抗條設(shè)計(jì)方式為:MI工程師根據(jù)算出的阻抗結(jié)果填寫阻抗附件表格，如阻抗值，參考層，管控線寬，測(cè)試孔，參考層屬性（正負(fù)片）等。

　　然后，CAM工程師根據(jù)MI提供的阻抗表格，手動(dòng)制作阻抗條，或通過Script，輸入相關(guān)阻抗數(shù)據(jù)，用程式跑阻抗條。一般情況下, 一種阻抗值我們就設(shè)計(jì)一個(gè)阻抗條，制作一個(gè)阻抗條，一般都需10來分鐘，重復(fù)的手動(dòng)數(shù)據(jù)填寫，非常費(fèi)時(shí)，且容易出錯(cuò)。

　　我們可通過奧寶的InCoupon 功能，將阻抗條的相關(guān)規(guī)則建入系統(tǒng)，可自動(dòng)產(chǎn)生高品質(zhì)阻抗條，直接導(dǎo)入Genesis系統(tǒng)。InCoupon 采用嵌入式發(fā)展架構(gòu)，在半成品層級(jí)時(shí)即能偵測(cè)出層板間最理想的鉆孔位置，使現(xiàn)有板層的鉆孔作業(yè)可與 Coupon 線路層之間完全吻合，整合了完整的 CAM 與工程技術(shù)，產(chǎn)生出阻抗量測(cè)用的Coupon線路、發(fā)展架構(gòu)與半成品表，并且可對(duì)Coupon 層級(jí)找出最理想的相互連接能力，以智慧型操作精靈取代復(fù)雜、手動(dòng)計(jì)算，可在數(shù)秒間自動(dòng)運(yùn)算出可靠的量測(cè)線路Coupon，讓Coupon 的設(shè)計(jì)變成一項(xiàng)簡單且標(biāo)準(zhǔn)的工作。

　5、總結(jié)

　　PCB的競爭越來越激烈，樣品交期越來越短，阻抗設(shè)計(jì)在制前工作中占了很大的比例，如何縮短阻抗制作時(shí)間，做出滿足客戶要求的阻抗匹配，是制前部必需考慮的一個(gè)問題。InPlan和InCoupon的出現(xiàn)，給阻抗設(shè)計(jì)提供了很好的幫助。當(dāng)然，各PCB板廠自己的阻抗計(jì)算規(guī)則，Layout方式與大小都會(huì)不一樣，InPlan系統(tǒng)需專人進(jìn)行開發(fā)，維護(hù)，才能真正實(shí)現(xiàn)其功能。但相信，阻抗設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，將在PCB制前部越來越普及。

今天的深亞電子關(guān)于PCB阻抗設(shè)計(jì)就到這些，更多PCB設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注深亞PCB