PCB特性阻抗控制精度探討 _高都電子PCB技術(shù)中心_pcb學(xué)院

隨著以計(jì)算機(jī)為先導(dǎo)的電路信號(hào)傳輸高速化的迅速發(fā)展，其中一個(gè)非常重要的問題就是：要求PCB在高速信號(hào)傳輸中保持信號(hào)穩(wěn)定，不產(chǎn)生誤動(dòng)作，這就要求所使用的PCB的特性阻抗控制精度化的提高。對(duì)特性阻抗控制精度提出更為嚴(yán)格的要求，這對(duì)PCB制造廠來說確實(shí)是很大的挑戰(zhàn)，為此，本文針對(duì)如何滿足客戶嚴(yán)格的阻抗控制精度要求方面進(jìn)行探討，希望能對(duì)PCB制造業(yè)同行有所幫助。

1、 前 言

　　隨著電子整機(jī)產(chǎn) 品的高速化發(fā)展，這就要求所使用PCB的特性阻抗控制要求達(dá)到高精度化。以計(jì)算機(jī)高速化進(jìn)展為例，就可以說明這一需求的發(fā)展趨勢(shì)。

2、阻 抗 控 制 精 度 分 析

2.1 PCB特性阻抗的模擬計(jì)算

2.2 PCB的生產(chǎn)過程控制

2.2.1采用平行光曝光機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)

　　因?yàn)榉瞧叫泄馐菍儆邳c(diǎn)光源,發(fā)射的光是散射的光,因此,這些光線透過菲林底片進(jìn)入感光干膜或其他液態(tài)抗蝕刻劑膜等是呈各種各樣角度曝光的,經(jīng)過曝光顯影出來的圖形與底片上的圖形會(huì)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態(tài)抗蝕刻劑膜進(jìn)行曝光的，因此，感光層上曝光出來的導(dǎo)線寬度會(huì)十分接近菲林底片上的導(dǎo)線寬度，這樣，可以得到更為準(zhǔn)確的導(dǎo)線寬度，從而減少這種偏差對(duì)阻抗帶來的影響。

2.2.2 外層基銅選用薄銅箔

　　由于精細(xì)線路的迅速發(fā)展，薄銅箔已得到大量的發(fā)展并被全面使用，銅箔厚度已由早些年的1OZ走向1/2OZ為主，而且早也開發(fā)出1/3OZ和1/4OZ，甚至更薄的如1/7OZ銅箔。因?yàn)檩^薄的銅箔厚度有利于制造和控制導(dǎo)線寬度及導(dǎo)線的完整性，從而有利于保證阻抗控制精度。由于客戶對(duì)外層銅厚要求為1OZ, 因此，對(duì)于該四層板壓合時(shí)外層我們選用了1/3OZ 銅箔進(jìn)行壓合，再經(jīng)過后面的電鍍后即可達(dá)到客戶表面銅厚1OZ的銅厚要求，這樣既滿足了客戶表面完成銅厚的要求，又有利于蝕刻時(shí)對(duì)導(dǎo)線寬度均勻性的控制

。

2.2.3 采用銅箔通電加熱壓機(jī)層壓

　　層壓機(jī)的加熱方式有電加熱和蒸汽加熱兩種，而我公司所使用的是意大利CEDAL公司采用ADARA技術(shù)生產(chǎn)的多層真空壓機(jī)，該系統(tǒng)利用成卷的銅箔環(huán)繞著半固化片及內(nèi)層板的疊層一層一層疊板，在層壓機(jī)內(nèi)對(duì)銅箔通電，達(dá)到加熱的效果，溫度分布，整個(gè)疊板的溫度分布可到達(dá)177±2°C，由于加熱快，溫度分布均勻，壓合過程中樹脂流動(dòng)性比較均勻，層壓出來的板的板厚平整度可達(dá)到±0.025mm，層間介質(zhì)層的厚度比較均勻。

2.2.4 采用整板電鍍進(jìn)行生產(chǎn)

　　為了獲得比較均勻厚度及寬度的導(dǎo)線以保證阻抗在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，PCB在經(jīng)過孔化后是直接采用全板電鍍生產(chǎn)的,其中電流密度進(jìn)行適當(dāng)降低.由于PCB在經(jīng)過孔化后直接進(jìn)入全板電鍍，在一定的鍍液條件下，整板的制板面上接受的是均勻的電流密度，因而整個(gè)板面及孔內(nèi)的銅厚是比較均勻的，這樣有利于控制面銅厚度及導(dǎo)線寬度的均勻度（因?yàn)椴痪鶆虻你~厚度會(huì)對(duì)蝕刻均勻性方面帶來不利），從而有利于對(duì)PCB特性阻抗的控制及減少其的波動(dòng)性。

2.2.5 其他方面

　　當(dāng)然,為了滿足客戶50±5%Ω（50±2.5Ω）的阻抗控制要求在蝕刻線路,絲印綠油等方面也應(yīng)加以控制,以確保導(dǎo)線寬度及導(dǎo)線表面綠油層厚度的均勻性。

2.3 PCB的阻抗測(cè)量

　　阻抗測(cè)量通常使用時(shí)域反射計(jì) (TDR) 來完成，TDR（時(shí)域反射計(jì)）已成為測(cè)量印刷電路板上的特性阻抗的既定技術(shù)。對(duì)于測(cè)量阻抗要求精度為±5%的特性阻抗來說阻抗測(cè)量也是非常重要的，一定要確保測(cè)量的正確性，否則會(huì)導(dǎo)致阻抗合格的板件誤測(cè)為不合格。

2.3.1 測(cè)量前采用可跟蹤的阻抗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正

　　因?yàn)橛糜谧杩箿y(cè)量的 TDR 是高精度的 RF 測(cè)量工具，在測(cè)量過程中，TDR測(cè)量要求在跡線前端與后端DC條件相同的環(huán)境下進(jìn)行的，由于大多數(shù)的阻抗COUPON都未端接，因而最好采用經(jīng)過可跟蹤標(biāo)準(zhǔn)校正的參考空氣管路。使用高精度負(fù)載電阻校準(zhǔn)TDR可以將阻抗測(cè)量誤差減少

。

2.3.2 測(cè)量時(shí)切不可將手放在阻抗COUPON上

　　將手或手指放在阻抗COUPON上時(shí)其表面的阻抗結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，其結(jié)果導(dǎo)致測(cè)量的阻抗下降,為此,測(cè)試人員在進(jìn)行測(cè)試過程中不可將手或手指放在阻抗COUPON上

。

2.3.3 測(cè)試時(shí)采用固定的測(cè)試夾具將阻抗COUPON固定測(cè)試

　　一般測(cè)試阻抗時(shí)常的做法是將阻抗COUPON直接放置在工作臺(tái)面上進(jìn)行測(cè)試，這都會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果，因?yàn)楣ぷ髋_(tái)面具有它本身的絕緣常數(shù)，阻抗COUPON如果與工作臺(tái)面直接接觸，得到的阻抗測(cè)試結(jié)果都會(huì)偏低，當(dāng)然，對(duì)于阻抗控制精度要求不是很嚴(yán)的情況下尚可，而對(duì)于測(cè)試類似測(cè)量阻抗要求精度為±5%的特性阻抗時(shí)就應(yīng)該采用固定的測(cè)試夾具將阻抗COUPON固定測(cè)試。

2.3.4 測(cè)量時(shí)檢查RF線纜和探針磨損

　　RF線纜和探針的使用壽命有限，用戶在使用過程中會(huì)磨損,一旦RF線纜和探針破損都會(huì)影響阻抗測(cè)量結(jié)果，因此, 測(cè)量時(shí)檢查RF線纜和探針磨損,以保證確保測(cè)量的正確性.

2.3.5 其他方面

　　以下是采用TDR測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試該板的阻抗測(cè)試結(jié)果，從結(jié)果可看出該板所測(cè)試的阻抗都在47.5∽52.5Ω之間,即完全滿足客戶50±5%Ω（50±2.5Ω）的阻抗要求. 因此,可看出對(duì)于客戶±8%甚至±5%的阻抗控制精度要求只要在生產(chǎn)前采用計(jì)算精度比較高的軟件進(jìn)行較為準(zhǔn)確的模擬預(yù)測(cè),結(jié)合模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)相應(yīng)的一些參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整，在生產(chǎn)過程中對(duì)重點(diǎn)工序加以特別的控制，同時(shí)，測(cè)量時(shí)確保測(cè)量的正確性，還是可以達(dá)到的。