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?【經驗分享】阻抗計算,真的沒有那么難!

電子發燒友論壇 ? 來源:未知 ? 2023-05-16 09:35 ? 次閱讀

什么是阻抗?

在具有電阻、電感和電容的電路里,對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。

什么是阻抗匹配?

阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間達到一種適合的搭配。阻抗匹配主要有兩點作用,調整負載功率和抑制信號反射。




影響阻抗的因素


相對于阻抗變化的關系(其中一個參數變化,假設其余條件不變),影響阻抗因素如下:

阻抗線寬

阻抗線寬與阻抗成反比,線寬越細,阻抗越大,線寬越粗,阻抗越低。

介質厚度

介質厚度與阻抗成正比,介質越厚,阻抗越大,介質越薄,阻抗越低。

阻抗介電常數

介電常數與阻抗成反比,介電常數越高,阻抗越小,介電常數越低,阻抗越大。

防焊厚度

防焊厚度與阻抗成反比,在一定厚度范圍內,防焊厚度越厚,阻抗越低,防焊厚度越薄,阻抗越大。

銅箔厚度

銅箔厚度與阻抗成反比,銅厚越厚,阻抗越低,銅厚越薄,阻抗越大。

差動阻抗

間距與阻抗成正比,間距越大,阻抗越大,其余影響因素則與特性阻抗相同。

共面阻抗

阻抗線距導體的間距與阻抗成正比,間距越大,阻抗越大,其它影響因素則與特性阻抗相同。



阻抗計算神器驗證影響因素


疊層圖制作


這里推薦一款免費的國產工具:華秋DFM軟件,它可以自動生成疊層圖,也可以手動填寫層數、板厚、銅厚,用疊層圖的介質厚度匹配阻抗。

如需調整疊層結構,軟件里面有自帶板材、半固化片及銅箔的庫,可根據需要自行選擇。在疊層結構需要更改的參數位置,點擊右鍵添加、替換或刪除。彈出的窗口是軟件自帶的物料庫,芯板、光板、PP、銅箔可供選擇。

介質厚度變化對阻抗的影響


疊層結構的參數要保證正確性,半固化片、板材及銅厚參數不可出錯,若板材及半固化片厚度用錯,即便是總板厚能夠達到,疊層結構不對稱生產的成品板子,也會導致板翹無法使用,計算阻抗時,介質厚度如果跟實際生產有差異,會導致阻抗值偏大或者偏小,超出要求的公差。

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銅箔厚度變化對阻抗的影響


疊層結構的銅厚一定選擇準確,如果銅厚錯誤,會導致差分阻抗相差20ohm左右,單端阻抗相差10ohm左右,因此而達不到實際設計要求的阻抗值。例如:要求銅厚1oz,制作疊層是0.5oz,生產按照疊層生產板子,會導致成品銅厚不夠,線寬載流不夠,導致產品燒板報廢。

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參考屏蔽層變化對阻抗的影響


計算阻抗時,模板不能選錯,需要根據實際設計選擇模板,比如單端共面阻抗,直接使用單端模板,阻抗會相差10ohm左右,導致阻抗超公差,如果是隔層參考的,沒有使用隔層參考的模板,阻抗會相差幾十個ohm,導致板子直接報廢。

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阻抗模板參數


以下基于華秋的工藝制造說明:

H1:半固化片的介質厚度,要填寫殘銅膠后的介質厚度。

Erl:華秋的板材常規是4.2,如果是特殊板材要填寫板材的介電常數。

W2:線面寬度在線底寬度W1-0.5mil。

T1:內層H/Hoz,銅厚按0.6mil計算,內層1/1oz,銅厚按1.2mil計算,外層成品銅厚1/1oz,銅厚按1.4mil計算,外層成品銅厚2/2oz,銅厚按2.4mil計算。

C1:基材上的阻焊厚度0.8mil。

C2:銅面上的阻焊厚度0.5mil。

C3:差分阻抗線之間的阻焊厚度0.8mil。

CEr:阻焊的介電常數3.5mil。

殘銅率默認是70%,如默認的參數需要調整,可以在參數配置里面填寫修改,保存即可。



使用阻抗計算神器高效生產


文件預審


1、接收客戶文件后,進行文件預審。檢查客戶文件里面的阻抗線對應的阻抗控制要求參數是否一致,如發現不一致的阻抗異常,需要提出異常給客戶確認,比如第一層阻抗控制要求6/6/6mil的差分阻抗線,然而在Gerber文件第一層找不到對應的阻抗線,對于此異常需要與客戶確認,并提出建議:①是否忽略阻抗控制要求;②阻抗線跟控制要求是否有偏差,并說明實際的gerber的阻抗線。

2、核對gerber文件里面的疊層結構,檢查板厚、銅厚、半固化片的參數是否能夠對應華秋DFM里面的物料庫。如疊層結構的芯板厚度在DFM里面找不到,則需要與客戶確認,建議更改板厚調整疊層結構。

3、預審阻抗線對應的控制要求是否滿足,例如:同層的阻抗線控制要求一樣,介質厚度一樣,線寬不一樣,導致兩組阻抗線只能控制一組,此時需要客戶確認,阻抗同層、同介質厚度的阻抗下是否能夠統一。

阻抗線挑選及調整


1、首先需要按照客戶提高的阻抗控制要求,去挑選板內對應的阻抗線,挑選阻抗線時需注意,寧可多選卻不可漏選阻抗線。

2、把挑選的阻抗線移到另外一層,待阻抗計算完畢,按照計算的結果調整阻抗線,阻抗線按照生產制成能力補償后,再移回板內正常制作出生產所需的工具菲林。

匹配疊層結構


1、按照客戶要求的疊層厚度及所用的物料參數制作疊層圖,計算阻抗線時,華秋DFM自動讀取疊層圖里面的參數,使用疊層圖里面的介質厚度,計算線寬線距所需要的介質厚度。

2、疊層圖的參數一定要正確,結構要對稱,如果參數錯誤,會導致阻抗偏差很大,疊層不對稱會導致無法生產。

3、輸入每層的銅面積,華秋DFM可以自動計算無銅區域的填膠量,精確計算阻抗及成品板厚的總厚度。

線寬線距計算阻抗值


選擇阻抗層,找到阻抗對應的模板,再輸入原始線寬線距,如參考層特別,如隔層參考,需要手動選擇參考層,參數輸入完畢后,點擊全部計算,計算結果為綠色則計算正確,為紅色則需要調整線寬線距或者介質厚度。右上角可以更改單位,mil/mm,左下角則可以添加多組阻抗。

保存阻抗計算參數文檔


保存阻抗計算圖,阻抗計算合格后,“點擊”導出壓合結構/阻抗參數,把計算的壓合結構圖及阻抗計算合格參數保存為PDF檔,方便以后查詢阻抗計算的結果。

阻抗計算這么多知識點,肯定很多工程師會覺得難學的同時也記不全吧?所以,強烈推薦使用華秋DFM軟件,可以一鍵計算阻抗,超簡單實用,并且還是免費的哦!

在沒有華秋DFM軟件前,工程師們都是用Polar SI9000計算阻抗,但它不能制作疊層圖,需要先畫好后,再按照介質厚度模擬阻抗,非常的不方便。

但是,用了華秋DFM軟件后,計算阻抗只需幾個步驟,輸入相關參數,就能得到想要的結果,直接提升幾倍的工作效率!

華秋DFM下載地址(在電腦瀏覽器打開):

https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_fsylt.zip



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