0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

高速PCB板加工流程中哪些因素会影响到信号完整性SI呢?

信号完整性 来源:信号完整性 2024-01-25 09:53 次阅读

5G和高速数据传输的当前,设计和生产中往往会隐藏着很多问题小魔鬼,只有知其然,才能更好地找到解决之道。

不管是高速电路、高频电路还是毫米波,只要是电子产品基本都需要使用到PCB。PCB板的加工是一个非常复杂的系统工程,涉及到各个方面的问题,比如PCB材料、药水、加工工艺等等。在这个过程中会有很多因素对传输线的阻抗造成影响,比如PCB材料所涉及的铜箔厚度、介质厚度、介电常数、介质损耗角的影响,加工中涉及到的蚀刻因子(Etch),蚀刻药水的特性、加工稳定性等等。本文将从仿真的角度分析其中几个影响因子对SI阻抗的影响,当我们分析阻抗问题的时候可以多个思路。

1、传输线的线宽

在以前的文章中介绍了很多关于线宽影响信号完整性的内容,我们知道线宽会直接影响到传输线的阻抗和损耗。大多数优秀工程师都会在给PCB生产商出Gerber时规定好线宽调整的范围,比如当线宽设计为6.2时,其阻抗为50ohm:

d3a838ca-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

如果PCB在生产过程中工艺不稳定,导致线宽变化。依据与很多数厂商合作过的经验看来,传输线线宽的变化会在10%左右,所以把线宽变化的类型设置为Gauss分布,std设置为10%,进行统计学分析,在ADS CILD中仿真分析结果如下:

d3b19514-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

从结果上分析,阻抗最低会达到46ohm,而最高达到了58ohm;如果是在一段很长的传输线上,出现极端的状态是会存在的,那这时就会导致回波损耗比较大,同样插入损耗也有所增加。

2、铜箔/镀铜厚度

在PCB产品中,铜厚分为基铜厚度和镀铜厚度,基铜一般会比较均匀(这是相对的,其实也并不是完全均匀的),而镀铜的均匀性会随着工厂稳定性不同而不同,有的相差还比较大。镀铜厚度不同,同样会导致传输线阻抗和损耗的变化。把镀铜的变化范围假定为10%,在ADS CILD中进行统计分析,结果如下:

d3beba82-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.jpg

从结果分析来看,阻抗主要在49.5到51ohm之间变化。相对于线宽而言,变化区间会小不少。

3、介质的厚度

在PCB生产中,介质厚度变化的主要来源是原材料和生产过程中的压合以及填胶。如果介质厚度变化,会造成阻抗的变化,以及损耗的变化,严重的情况会导致传输线很大的损耗。

d3c8dc42-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

从结果上分析,阻抗变化分布在44ohm到54ohm之间。阻抗变化的范围达到了10ohm之多。

4、蚀刻因子

由于导体都是有一定厚度的,所以在生产中导致蚀刻出来的导线并不是一个标准的“矩形”结构,而是一个接近于“梯形”的结构(其实真实的状况也并不是完全的梯形结构),如下图所示为导体的一个示意图:

d45bbe22-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

这个梯形的角度会随着铜厚的变化而变化(镀铜亦是如此),厚度越薄,角度越接近90°。这个角度的大小会影响到阻抗的大小。如下图所示为90°与70°结果的对比:

d46975b2-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

当角度为70°时,阻抗约为50ohm;当角度为90°时,阻抗约为48.37ohm。

以上都是在单个因素变化下做的实验,而在生产过程中,并不是单一变量的变化,可能会同时发生。如果同时发生,那么其统计结果如下图所示:

d4774cc8-bac6-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

从结果中可以看到阻抗主要在40ohm到56ohm之间变化,这个已经远远超过了一般50±10%的要求。而在整个生产过程中还不止这些参数的变化会导致阻抗的变化。所以对于高速高频电路的产品,或者是高端产品,整个PCB设计和生产过程中都要严格控制好每一种物料以及每一个环节,否则就会导致产品出现一些意想不到的问题。




审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • PCB板
    +关注

    关注

    27

    文章

    1448

    浏览量

    51624
  • 信号完整性
    +关注

    关注

    68

    文章

    1405

    浏览量

    95460
  • ADS仿真
    +关注

    关注

    0

    文章

    71

    浏览量

    10438
  • 传输线
    +关注

    关注

    0

    文章

    376

    浏览量

    24028
  • 回波损耗
    +关注

    关注

    1

    文章

    25

    浏览量

    10125
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    浅谈影响PCB信号完整性的关键因素

    今天给大家分享的是PCB信号完整性、9个影响PCB信号完整性
    发表于 06-30 09:11 1381次阅读
    浅谈影响<b class='flag-5'>PCB</b><b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性</b>的关键<b class='flag-5'>因素</b>

    基于信号完整性分析的高速数字PCB的设计方法

    PCB上的布局、高速信号的布线等因素,都会引起信号完整性
    发表于 06-14 09:14

    PCB Layout and SI 信号完整性 问答专家解答(经典资料18篇)

    ) 差分信号(Differential Signal)几个常见设计误区 PCB Layout and SI 问答专家解答(经典资料) 信号完整性
    发表于 12-25 09:49

    高速信号的电源完整性分析

    高速信号的电源完整性分析在电路设计,设计好一个高质量的高速PCB
    发表于 08-02 22:18

    如何确保PCB设计信号完整性

    正常响应时,就出现了信号完整性问题。随着高速器件的使用和高速数字系统设计越来越多,系统数据率、时钟速率和电路密集度都在不断地增加。在这种设计
    发表于 07-31 17:12

    基于信号完整性分析的高速数字PCB的设计开发

    PCB上的布局、高速信号的布线等因素,都会引起信号完整性
    发表于 08-29 16:28

    PCB信号完整性

      信号完整性(Signal Integrity, SI)是指信号信号线上的质量,即信号在电路
    发表于 11-27 15:22

    【转载】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之一(附详细流程

    详细流程)为了帮助大家更好学习Cadence SI仿真信号完整性、电源完整性设计,小编特地建立了高速
    发表于 11-19 18:55

    【转载】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之二(附详细流程

    ``【转载】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之一(附详细流程高速
    发表于 11-19 19:14

    信号完整性(SI)和电源完整性(PI)的基本原理理解

    在处理高速印刷电路板(PCB)时,必须理解信号完整性(SI)和电源完整性(PI)的基本原理。如今
    发表于 12-30 06:49

    pcb layout中信号完整性信号延迟(delay)

    pcb layout必须要考虑SI差的信号完整性不是由某一因素导致的,而是由
    发表于 11-21 13:57 6936次阅读

    怎样学好“信号完整性”?

    所谓“万丈高楼平地起”,说的就是这个道理,想从事信号完整性工作就必须对整个信号完整性的理论基础有一个很明晰的了解。至少要熟读几本信号
    的头像 发表于 08-29 15:47 2.1w次阅读

    高速PCB电路信号完整性设计

    描述了高速PCB电路信号完整性设计方法。 介绍了信号完整性
    发表于 11-08 16:55 0次下载

    基于信号完整性高速PCB设计流程解析

    (1)因为整个设计流程是基于信号完整性分析的,所以在进行PCB设计之前,必须建立或获取高速数字信号
    发表于 10-11 14:52 2182次阅读
    基于<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性</b>的<b class='flag-5'>高速</b><b class='flag-5'>PCB</b>设计<b class='flag-5'>流程</b>解析

    pcb信号完整性详解

    pcb信号完整性详解 随着电子领域威廉希尔官方网站 日新月异的发展,高速电路已经成为了电路设计的重要领域之一。在高速电路
    的头像 发表于 09-08 11:46 1384次阅读