常规阻抗设计参数
阻抗设计制作规范
1.0 目的：保证特性阻抗板工程设计和制作质量。
2.0 适用范围：适用于特性阻抗板的工程设计和制作。
3.0 职责：3.1 工程设计人员采用CITS25软件进行辅助设计；3.2 工程设计阻抗值应保证在阻抗要求值的+/-5%之内，不在公差范围之内的均不合格。
3.3 工程人员负责阻抗板工程制作处理；3.4 工程QA人员负责对阻抗设计和制作的检查；3.5 资料室人员负责菲林的检查。
4.0 阻抗测试合格标准：4.1阻抗要求值50以下，则其允许公差为+/-5欧姆；4.2阻抗要求值50以上，则其允许公差为+/-10%；4.3不在公差范围之内的均判定为不合格；4.4其中测试有效位置为测试附连片的3-7INCH处，单点均在范围内视为合格。
5.1 制作程序：5.1.1工程人员根据客户资料确定阻抗设计阻抗值要求及提供的参数要求；5.1.2工程人员采用CITS25进行阻抗设计计算，根据要求确定各对应参数；若有参数与客户提供参数要求有所到之处不符则需要重新考虑设计或与客户沟通确认设计参数；5.1.3工程人员确定好各参数则在制作工程文件时按客户要求参数和《工程MI制作规范》制作工程资料，并填写《特性阻抗制作说明》。
6.0 规范内容：6.1阻抗设计相关参数：6.1.1介质层厚度与介电常数(生益材料):如果介质在HOZ和1OZ铜箔之间，其厚度按HOZ情况计算。
半固化片的计算6.1.1.2芯板厚度参数表：6.1.1.3介电常数：不同的组合介质、厚度介电常数：对介电常数的取值，要关键看其介质的厚度来对应查找其对应的介电常数，可以按最接近的原则进行选择。
如果客户提供板材，则按客户客户提供板材的介电常数取值。
6.1.2线宽/线距常规下侧蚀因子在2.0~2.5左右。
为了方便计算，在常规板制作计算时，使用计算线宽如下表：（对于非常规铜厚时则需要参考侧蚀因子进行计算及与工艺人员进行确认）。
使用计算间距为客户设计间距。
（注：W0=客户设计线宽）6.1.3铜厚常规下，内层基铜厚为1OZ、0.5OZ，外层基铜铜厚为HOZ。
制作阻抗设计原则
制作阻抗设计原则一．影响阻抗值的因素:<1> 介电质常数,与阻抗值成反比 [Er 值愈高 , Z0值愈低]<2> 线路层与垫地层间介电层厚度,与阻抗值成正比,参考基板及PP 之压合厚度 [介层愈厚 , Z0值愈高]<3> 线宽,与阻抗成反比 [线宽愈细 , Z0值愈高] <4> 铜厚,与阻抗值成反比 [铜愈厚 , Z0值愈低]=>内层为基板铜厚,厂内1OZ=1.2 MIL,外层为铜箔厚度+镀铜厚度 (ie.依据孔铜规格而定,孔铜min0.8时铜后取1.7mil)<5> 差动阻抗相邻线路与线路之间的间距,与阻抗值成正比 [Spacing 愈小 , Z0值愈低] <6> 线路层与线路层间介电层厚度,与阻抗值成反比 <7> 防焊漆厚度,与阻抗值成反比[绿漆愈厚 , Z0值愈低]二. 阻抗 Type 说明1.特性阻抗计算：1.1.Surface Microstrip1.2. Coated Microstrip1.3.Embedded Microstrip1.4. Symmetrical Microstrip1.5. Offset stripline2.差动阻抗计算：2.1. Edge-coupled Surface Microstrip2.2.Edge-coupled Coated Microstrip2.3.Edge-coupled Embedded Microstrip2.5.Edge-coupled Offset stripline3. Coplanar 阻抗计算:3.1 Surface Coplanar Line3.2 Coated Coplanar Line3.3 Embedded Coplanar Line3.4 Offset Coplanar Stripline。
阻抗设计方案及范例
阻抗设计方案及范例
本方案及范例仅针对普通阻抗设计，不包含特殊阻抗要求，特殊要求要特别注明。
普通阻抗要求指：使用FR4材料，层结构对称，非射频信号，频率1G 以下，无损耗要求，无线宽、线间距、层厚的特别要求。
1、设计方法
A、采用POLAR CITS25软件进行设计计算；
B、标识规范示例（要求在钻孔孔位图中标注）
C、设计应保证叠层结构及铜分布的对称
2、设计参数的选择
A、材料
FR4（广州宏仁）
半固化片
B、线宽按中值(以D表示)的+/-0.5mil计算(即W=D-0.5mil,W1=D+0.5mil).
C
D、阻焊层厚度按10um为准.（选择盖阻焊模式）
3、参数调整
调整优先顺序为：介质层厚度、线间距、线宽。
任何参数的调整均要求与客户做沟通确认。
调整时注意满足总板厚及公差的要求
4、阻抗测试：
要求做阻抗测试的板在工程处理时在板边制作附连片，模拟要求控制的阻抗线路，对其进行测量，取其中4~7inch的值，通过判断其是否在客户要求阻抗值及公差以确定合格品。
范例：
以下提供各种范例以供设计参考：。
阻抗制作规范
规范制作阻抗PCB的阻抗计算和阻抗图形设计方法，确保成品的阻抗符合规定。
2、适用范围：
适用于本厂客户要求阻抗控制的PCB的阻抗设计及之CAM制作的阻抗图形设计。
3、名词解释：
3.1特性阻抗(Characteristic Impedance)：当一条导线与大地绝缘后，导线与大地彼此之间的阻抗。
7.2.9外层方形PAD对应接地层为Thermal Pad或直接与铜面导通。
7.2.10线宽/线距必须符合流程单要求。
7.2.11两层板设计如下：
6.2.12四层板设计如下：
7.2.13六层板设计如下：
7.2.14八层板设计如下：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7.3特殊阻抗设计：
特殊阻抗设计时除了一般注意事项以外须根据实际情况进行修改。
4.3.3特性阻抗：成品60欧姆±10%
4.3.3.1要求理论值计算特性阻抗控制的范围为60欧姆±8%：
4.3.3.2产品的制作参数要求如下：
1）客户原本设计的特性阻抗线线宽：150um,
2）客户原本设计的与特性阻抗线相邻的线距最小为：100um
3）与特性阻抗线相邻的介层的厚度要求为:105um±15um
RC% 68压合后的介质厚度为71±8UM，RC%62压合后的介质厚度为65±8UM
5）当选用几种Prepreg同时压合时，则采用最高的介电常数与最低的介电常数的平均值进行计算。
6）内层板材铜厚计算数据:
板材铜厚是70um用62um计算，板材铜厚是35um用30um计算，板材铜厚是18um用16um计算.
3) 2116 Prepreg
A、介电常数为4.3±0.2
B、压合后的介质厚度为(内层100%残铜理论值)：
PCB阻抗设计参考
PCB阻抗设计参考在PCB设计中，阻抗是一个非常重要的参数，尤其对于高频信号传输和数字信号传输。
正确设计PCB阻抗可以确保信号的稳定传输和减少信号衰减。
一般来说，要设计PCB的阻抗，需要考虑以下几个方面：1.材料特性：首先要了解所使用的PCB板材的介电常数和介磁常数。
这些参数会对阻抗产生影响，例如常用FR-4板材的介电常数在4.2~4.5之间。
2.PCB层结构：多层板的设计中，每一层的布线方式会影响阻抗。
通过选择合适的层次安排来控制阻抗。
两层板可以使用不同的宽度和间距的微带线或者分界线以控制阻抗，而对于多层板可以考虑使用阵列线、共面线、差分线等方式控制阻抗。
3. 线宽和间距的选择：根据所需的阻抗值和PCB的板厚，可以通过一些公式来选择合适的线宽和间距。
常用的公式有美国电气工程协会（IEEE）和Roger Ghirardi等提出的公式。
4.主要参数计算：对于常用的阻抗控制线如微带线、分界线和差分线，可以根据它们的几何特性和材料参数计算出所需的阻抗。
例如对于一条微带线，阻抗可以根据线宽、线距、介电常数等参数，使用公式计算得出。
5.仿真工具：使用仿真工具对阻抗进行验证也是一种常用的方法。
通过在仿真软件中建立PCB的模型，可以模拟信号在PCB中的传输情况，从而验证设计所得阻抗的准确性。
6.实际布局：在进行实际布局时，要确保实际线宽和间距与设计要求相符。
可以使用追踪宽度测量工具来检查PCB上的线宽，并使用追踪间距工具来检查线间距。
此外，还要注意信号线和地线的排列，以尽可能减小信号线的距离地线的距离。
通过合理的PCB阻抗设计，可以使得信号在PCB上得到稳定传输，减少信号衰减，提高系统的性能和可靠性。
（注：此回答基于2024年的知识，并不包括当前最新的技术和趋势，如有需要请参考最新资料和指导。
阻抗设计
PCB阻抗计算PCB工艺参数由兴森快捷提供:1. 阻抗设计理论值：1. 1 外层线路A. 外层线路(阻抗线盖阻焊)：单端阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值*0.9+3.2差分阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值*0.9+3.2共模阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值*0.9+3.2注：不同阻焊厚度均按以上公式取值。
B. 外层线路(阻抗线不盖阻焊)：单端阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值差分阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值共模阻抗＝SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值C. 特殊范围阻抗值计算公式：单端阻抗值要求≤40欧姆外层线路(阻抗线盖阻焊) 单端阻抗= SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值-1.5外层线路(阻抗线不盖阻焊) 单端阻抗= SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值差分阻抗值要求≥120欧姆外层线路(阻抗线盖阻焊) 差分阻抗= SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值-8.0外层线路(阻抗线不盖阻焊) 差分阻抗= SI8000软件（不盖阻焊模式）计算值1.2 双面板差分阻抗A．介质厚＜1.0mm: 按客户要求阻抗-5欧姆(如顾客要求100欧姆，工程按95欧姆设计) B．介质厚≥1.0mm：按客户要求阻抗-10欧姆注:阻抗线盖阻焊参照3.1 A计算；阻抗线不盖阻焊参照3.1 B计算1. 3 多层板内层线路单端阻抗＝SI8000软件计算值差分阻抗＝SI8000软件计算值共模阻抗＝SI8000软件计算值2 阻抗设计参数表:2.1 半固化片参数, 即粘合PCB的材料、PP片多层同样参数的材料合起来使用，介电常数不变。
两种不同参数的合起来使用，介电常数等于二者之和除以2.类别半固化片类型106 1080 3313 2116 7628Tg≤170(常规FR4材料) 理论实际厚度（mm）0.0513 0.0773 0.1034 0.1185 0.1951介电常数3.6 3.65 3.85 3.95 4.2N4000-13（2113 0.1054）理论实际厚度（mm）0.0663 0.0841 0.0996 0.1351 0.2019 介电常数3.7 3.7 3.7 3.7 3.7IT180A、S1000-2B 理论实际厚度（mm）0.0595 0.0732 0.1042 0.1225 0.2043介电常数3.9 3.95 4.15 4.25 4.52.2 介质层厚度与介电常数，基板、芯板类别芯板mm 0.051 0.075 0.102 0.13 0.15 0.18 0.21 0.25 0.36 0.51 0.71 ≥0.8Mil 2 3.0 4 5.1 5.9 7.0 8.27 10 14.5 20 28 ≥31.5Tg≤170 介电常数3.6 3.65 3.95 3.95 3.65 4.2 3.95 3.95 4.2 4.1 4.2 4.2IT180A、S1000-2 介电常数3.9 3.95 4.25 4.25 3.95 4.5 4．25 4.25 4.5 4.4 4.5 4.52.3 铜厚基铜厚内层铜厚度（mil）外层图镀工艺铜厚度（mil）外层工艺会在基铜上再次镀铜外层负片工艺铜厚度（mil）内层 18um/0.5OZ 0.65内层 35um/1OZ 1.25内层 70um 2.56外层 12um 2外层 18um/0.5OZ 2.2外层 35um/1OZ 2.92.4 线宽/线距基铜厚上线宽（mil）下线宽（mil）线距（mil）内层 18um W0-0.1 W0 S0内层 35um W0-0.4 W0 S0内层 70um W0-1.2 W0 S0外层 12um W0-0.6 W0+0.6 S0-0.6外层 18um W0-0.6 W0+0.7 S0-0.7外层 35um W0-0.9 W0+0.9 S0-0.9注：其中 W0 为顾客设计线宽，S0 为顾客设计线距。
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线与带状线,微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间(内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。
一、外层（微带线)单端阻抗计算模型１、单端阻抗结构——>2、单端阻抗模型——＞３、设置相应参数说明：介电常数与板材有关,常规ＦＲ４介电常数在4、２—4、5之间，常规半固化片介电常数１０6(3、9)、１08０(4、２)、2116（4、２)、7628（４、５)，罗杰斯板材RＯ4３50B介电常数就是3、66,M6板材介电常数在3、3－3、5之间.二、外层(微带线）差分阻抗计算模型1、差分阻抗结构-—>2、差分阻抗模型——＞3、设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ｏhm，UＳＢ控90ohm，Typeｃ控90oh ｍ以下就是1、6ｍm板厚常规八层板得层叠1、 3个信号层、2个地、一个电源２、射频隔层参考，线宽16ｍil3、关键信号在S1层,注意Ｓ２跨分割问题,适用于杂线多得情况A.根据微带线单端模型50oｈm阻抗计算如下(线宽6):B。
根据微带线差分模型阻抗计算如下:1、单端阻抗结构--＞2、单端阻抗模型—-〉3、设置相应参数1、差分阻抗结构-—＞2、差分阻抗模型——>3、设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗、Ａ。
内层单端阻抗模型：S１：Ｈ1=16+1、2+４、３=21、5Ｈ2=１、２＋４、３＝5、5S1层５0oｈm：5mil（说明:阻抗允许误差正负10％,Ｈ1与Ｈ2数值）Ｓ1与S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1与H2数值正确,H１与H2即使颠倒，阻抗变化很小)S2：H１=４、3ﻩ H2＝1、2+16+1、2+4、３=22、7S2层５0ohｍ:５mｉlＳ３:H1＝4、3H2=1、2＋16=1７、２S3层5０ｏhm:５ｍｉlB．内层差分阻抗模型(介质厚度与单端阻抗一致)：Ｓ１：H１=１6＋１、2+４、3＝21、５H2＝１、２+4、3=５、5S2：H1=4、3ﻩ H2＝１、2+1６+1、２+4、3=22、7S3：H1=4、3Ｈ2=１、2＋1６=17、2S1、S２、S3：90ohｍＳ1、S２、S3:100oｈｍ同理计算，概不赘述.（关于射频线阻抗计算隔层参考，共面阻抗计算参考＜SI9000隔层及共面模型计算＞)阻抗说明：叠层厚度通常由单板实际情况决定,如果叠层确定，线宽变小,阻抗变大，差分阻抗线之间得间距变大，阻抗变大，差分1０0ohm计算时，可通过改变线宽与间距实现（注意：建议差分间距不要大于2倍线宽如4得线宽８得间距）.单端阻抗主要依靠改变线宽实现。
电源阻抗合理范围
电源阻抗合理范围全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电源阻抗是指电源对外部电路提供电能时所表现出的特性，是电源本身对外部电路的交流电阻。
在实际电路设计中，电源阻抗的选择对于整个电路的稳定性和性能起着非常重要的作用。
合理的电源阻抗可以保证电路的正常工作，提高电路的效率和可靠性。
电源阻抗的合理范围是指在一定的规定范围内，电源阻抗应该处于一个适当的数值范围内，以保证电路的正常工作。
电源阻抗的合理范围通常取决于电路的工作频率、电源类型以及电路的设计要求等因素。
在实际的电路设计中，电源阻抗的合理范围可以通过具体的计算和分析来确定。
一般来说，在低频电路中，电源阻抗的合理范围应该在几十欧姆至数百欧姆之间；在高频电路中，电源阻抗的合理范围则可能会更低一些，通常在几欧姆至几十欧姆之间。
这些数值只是一个参考范围，具体的电路设计还需要根据实际情况进行具体的计算和调整。
电源阻抗的大小也会影响到电路的稳定性和性能。
如果电源阻抗太大，会造成电路中的功率损耗较大，导致电路效率较低；如果电源阻抗太小，会导致电路中的谐波失真等问题。
合理的电源阻抗应该在一定的范围内，不能太大也不能太小。
除了电路设计本身，电源阻抗的合理范围还受到一些外部因素的影响。
电源线的长度、材料、接触电阻等都会对电源阻抗产生影响。
在实际电路设计中，还需要考虑这些外部因素，综合分析确定合理的电源阻抗。
电源阻抗是电路设计中一个非常重要的参数，合理的电源阻抗可以保证电路的正常工作，提高电路的效率和可靠性。
在设计电路时，需要根据具体的情况进行合理的计算和设置，以确保电源阻抗处于一个合理的范围内。
【字数未达到要求，是否需要继续追加内容？】第二篇示例：电源阻抗是指电源对外部装置电流或电压的响应特性，这个参数在电路设计和应用中非常重要。
一个合理的电源阻抗范围可以确保电路正常工作，并且对电路的稳定性和性能有着重要的影响。
本文将从电源阻抗的定义、影响因素、合理范围以及调节方法等方面进行详细探讨。
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算SI9000是一款用于高速电路设计的软件，可以帮助工程师进行PCB 常规阻抗计算。
本文将介绍使用SI9000进行PCB常规阻抗计算的步骤和一些注意事项。
步骤一：准备设计文件在进行PCB常规阻抗计算之前，需要准备好设计文件。
设计文件包括PCB的布局和线路连接等信息。
将设计文件导入SI9000软件中。
步骤二：定义材料参数在进行PCB常规阻抗计算之前，需要定义材料参数。
SI9000软件提供了常用的材料参数库，包括介电常数、损耗因子等。
根据实际情况选择合适的材料参数。
步骤三：定义层厚在PCB设计中，不同层之间的层厚可能不同。
因此，需要在SI9000软件中定义层厚。
层厚的定义将对后续的阻抗计算结果产生影响。
步骤四：定义线宽和线间距根据设计文件中的线宽和线间距，定义在SI9000软件中。
线宽和线间距的定义将用于阻抗计算。
步骤五：进行阻抗计算在SI9000软件中，选择进行阻抗计算的线路，点击“计算”按钮即可开始阻抗计算。
软件会在计算完成后给出阻抗计算结果。
步骤六：分析和优化根据阻抗计算的结果，可以分析线路的阻抗变化和不符合要求的地方。
根据需求进行相应的优化和调整，直到满足设计要求为止。
注意事项：1.在使用SI9000进行PCB常规阻抗计算时，要保证输入的材料参数、层厚、线宽等参数与实际设计一致，以确保计算结果准确。
2.在定义线宽和线间距时，应该考虑到PCB制造工艺的限制，避免出现制造上的困难。
3.在进行阻抗计算之前，要对设计文件进行合理的预处理，如去除不必要的线路、修复错误等，确保输入的设计文件是正确的。
4.在进行阻抗计算之后，还要对计算结果进行验证，可以通过快速原型制造进行样品制作，然后进行测试验证，以确保计算结果的准确性。
总结：SI9000能够帮助工程师进行PCB常规阻抗计算，通过合理的定义材料参数、层厚、线宽和线间距等参数，可以得到准确的阻抗计算结果。
在进行阻抗计算之前，应该对设计文件进行合理的预处理，并对计算结果进行验证，确保设计满足要求。
阻抗的参数
阻抗参数理论一．阻抗参数的定义阻抗是电子领域使用最为广泛的一个概念，阻抗是表征电子电路、元件及制作元件的材料的重要参数。
阻抗以符号Z 表示，通常定义为一个器件或电路对流经它的给定频率下的交流电流(AC)的总抵抗能力。
阻抗是一个讨论交流信号的概念，直流信号仅讨论电阻概念。
直流电阻R DC ，有些场合为表示与交流电阻的区别，直接写为DCR 。
阻抗是一个复数，需要在复平面（矢量平面）上方能完整地描述，因此在有些场合也称为复阻抗。
复阻抗既可用直角坐标系以R+jX 形式表示，也可用极坐标系以幅值和相位角∣Z ∣∠θ形式表示，此两种坐标系所表示的参数是可以相互转换的，存在着图中所示的数学关系。
图1. 阻抗(Z)由实数部分（R）和虚数部分（X）组成图1为表示复阻抗的矢量平面，由实部（电阻，R ）和虚部（电抗，X ）组成。
阻抗的模Z 和其与横坐标之间的夹角θ可组成极坐标，图1还表示了R 、X 、∣Z ∣、θ之间的数学关系。
以下式表示： jX R Z +=， θj e Z Z =电阻R 为阻抗Z 的实部，在电路中起将电能转化为热能的作用，电抗X 的为阻抗Z 的虚部，在电路中起能量储存的作用。
阻抗模Z 表示复阻抗的绝对大小，θ为复阻抗Z 与实轴（R 轴）的夹角。
它们之间的关系如下：22X R Z +=， ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=R X arctg θ------------------（1） θcos Z R =，θsin Z X =----------------------- （2）某些情况下，为数学运算的便利性而使用阻抗的倒数，表示为1/Z=1/(R+jX)=Y=G+jB , 这里，Y 称为导纳，G 成为电导，B 称为电纳，如图2表示，物理意义可以描述为一个器件或电路允许流经它的给定频率下的交流电流通过的能力。
图2. 导纳(Y)由实数部分电导G 和虚数部分电纳B 组成 同理，它们之间的关系可表示为：22B G Y +=， ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=G B arctg θ---------------(3) θcos Y G =，θsin Y B =---------------------(4) 阻抗、电阻、电抗的单位是欧姆(Ω)，导纳、电导、电纳的单位是西门子（S）。
阻抗计算参数表
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。
一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在之间，常规半固化片介电常数106（）、1080（）、2116（）、7628（），罗杰斯板材RO4350B 介电常数是，M6板材介电常数在之间。
二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗. A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16++=H2=+=S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=H2=+16++=S2层50ohm：5milS3：H1=H2=+16=S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16++=H2=+=S2：H1=H2=+16++=S3：H1=H2=+16=S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。
常规阻抗控制只能是10%的偏差
来源：一博自媒体时间：2016-1-25 类别：微信自媒体作者：王辉东一博科技高速先生团队队员阻抗序列文章上一篇文章《为什么PCB上的单端阻抗控制50欧姆》，周伟抛出了一个问题：为什么常规阻抗控制只能是10%的偏差？不少的朋友非常希望阻抗能控制到5%，甚至我还听说过2.5%的阻抗要求。
其实，阻抗控制常规是10%偏差，稍微严格一点的，能做到8%，有很多方面的原因：1、板材来料本身的偏差2、 PCB加工过程的蚀刻偏差3、 PCB加工过程层压带来的流胶率等偏差4、高速的时候，铜箔的表面粗造度，PP的玻纤效应，介质的DF频变效应等了解阻抗，就一定要了解加工，后面的几篇文章，就来看看一些加工的知识，第一篇先来看看层压：1、 PCB压合的原理压合最主要的目的在于透过"热与压力"使PP结合不同内层芯板及外层铜箔, 并利用外层铜箔作为外层线路之基地. 而不同的PP组成搭配不同的内层板材与面铜则可调配出不同规格厚度的线路板. 压合制程是PCB多层板制造最重要的制程,须达到压合后各项PCB基本质量指针.1、厚度: 提供相关电气绝缘性、阻抗控制、及内层线路间之填胶.2、结合性: 提供与内层黑(棕)化及外层铜箔之接合.3、尺寸稳定性: 各内层板尺寸变化一致性,保障各层孔环对准度.4、板翘: 维持板材之平坦性.2、 PCB压合的流程压板工序必须具备的条件 A. 物质条件:※制作好导线图形的内层芯板※铜箔※半固化片B. 工艺条件:※高温※高压3、压合材料之PP介绍特性：半固化片的特性A. RC%（Resin content)：指胶片中除了玻璃布以外，树脂成分所占的重量百分比。
RC%的多少直接影响到树脂填充导线间空隙的能力，同时决定压板后的介电层厚度。
B. RF%（Resin flow）：指压板后，流出板外的树脂占原来半固化片总重的百分比。
RF%是反映树脂流动性的指标，它也决定压板后的介电层厚度C . VC%（volatile content）：指半固化片经过干燥后，失去的挥发成分的重量占原来重量的百分比。
阻抗的参数
阻抗参数理论一．阻抗参数的定义阻抗是电子领域使用最为广泛的一个概念，阻抗是表征电子电路、元件及制作元件的材料的重要参数。
阻抗以符号Z 表示，通常定义为一个器件或电路对流经它的给定频率下的交流电流(AC)的总抵抗能力。
阻抗是一个讨论交流信号的概念，直流信号仅讨论电阻概念。
直流电阻R DC ，有些场合为表示与交流电阻的区别，直接写为DCR 。
阻抗是一个复数，需要在复平面（矢量平面）上方能完整地描述，因此在有些场合也称为复阻抗。
复阻抗既可用直角坐标系以R+jX 形式表示，也可用极坐标系以幅值和相位角∣Z ∣∠θ形式表示，此两种坐标系所表示的参数是可以相互转换的，存在着图中所示的数学关系。
图1. 阻抗(Z)由实数部分（R）和虚数部分（X）组成图1为表示复阻抗的矢量平面，由实部（电阻，R ）和虚部（电抗，X ）组成。
阻抗的模Z 和其与横坐标之间的夹角θ可组成极坐标，图1还表示了R 、X 、∣Z ∣、θ之间的数学关系。
以下式表示： jX R Z +=， θj e Z Z =电阻R 为阻抗Z 的实部，在电路中起将电能转化为热能的作用，电抗X 的为阻抗Z 的虚部，在电路中起能量储存的作用。
阻抗模Z 表示复阻抗的绝对大小，θ为复阻抗Z 与实轴（R 轴）的夹角。
它们之间的关系如下：22X R Z +=， ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=R X arctg θ------------------（1） θcos Z R =，θsin Z X =----------------------- （2）某些情况下，为数学运算的便利性而使用阻抗的倒数，表示为1/Z=1/(R+jX)=Y=G+jB , 这里，Y 称为导纳，G 成为电导，B 称为电纳，如图2表示，物理意义可以描述为一个器件或电路允许流经它的给定频率下的交流电流通过的能力。
图2. 导纳(Y)由实数部分电导G 和虚数部分电纳B 组成 同理，它们之间的关系可表示为：22B G Y +=， ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=G B arctg θ---------------(3) θcos Y G =，θsin Y B =---------------------(4) 阻抗、电阻、电抗的单位是欧姆(Ω)，导纳、电导、电纳的单位是西门子（S）。
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。
一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。
二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：三、层（带状线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数四、层（带状线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算层阻抗. A．层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。
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一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。
二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗.A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。
阻抗设计参数
5.4 阻抗影响因素：5.4.1 Er：介质介电常数，与阻抗值成反比，介电常数按新提供的《板材介电常数表》计算。
5.4.2 H1，H2，H3...：线路层与接地层间介质厚度,与阻抗值成正比。
5.4.3 W1：阻抗线线底宽度；W2：阻抗线线面宽度,与阻抗成反比。
A：当内层底铜为HOZ时，W1=W2+0.35mil;内层底铜为1OZ时，W1=W2+0.70mil;当内层底铜为2OZ时W1=W2+1.7mil 。
B: 当外层底铜为0.33OZ,1.孔铜(平均20UM，最小18UM )时,表铜按35UM计算W1=W2+0.8mil ;2.孔铜（平均25UM，最小20UM）时，表铜按40UM计算W1=W2+1.0mil ;3.孔铜单点最小25UM时，表铜按45UM计算。
W1=W2+1.2mil ;当外层底铜为HOZ,1.孔铜(平均20UM，最小18UM )时,表铜按40UM计算W1=W2+1.0mil ;2.孔铜（平均25UM，最小20UM）时，表铜按45UM计算W1=W2+1.2mil ;3.孔铜单点最小25UM时，表铜按50UM计算。
W1=W2+1.3mil ;外层底铜为1OZ时,1.孔铜(平均20UM，最小18UM )时,表铜按55UM计算W1=W2+1.7mil ;2.孔铜（平均25UM，最小20UM）时，表铜按60UM计算W1=W2+1.9mil ;3.孔铜单点最小25UM时，表铜按65UM计算。
W1=W2+2.0mil ;C: W1为原稿阻抗线宽。
5.4.4 T：铜厚,与阻抗值成反比。
A：內层为基板铜厚,HOZ按15UM计算;1OZ按30UM计算;2OZ按65UM 计算.B：外层为铜箔厚度+镀铜厚度,依据孔铜規格而定,当底铜为HOZ,孔铜(平均20UM，最小18UM )时,表铜按40UM计算；孔铜（平均25UM，最小20UM）时，表铜按45UM计算；孔铜单点最小25UM时，表铜按50UM计算。
使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。
一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。
二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗. A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。
阻抗设计
阻抗设计准则影响阻抗的因素：*W-----线宽/线间H----绝缘厚度*T------铜厚H1---绿油厚*Er-----介电常数参考层第一篇：设计参数1.线宽：规则：W1=W-AW----设计线宽A-----Etch loss (见上表)2.铜厚COPPER THICKNESS Base copper thk For inner layer For outer layerH OZ 0.6mil 1.8mil1 OZ 1.2MIL 2.5MIL2 OZ 2.4MIL 3.6MIL3.绿油厚度：*因绿油厚度对阻抗影响较小，故假定为定值0.5mil4.绝缘层厚度：*首先根据阻抗要求算出要求的绝缘层厚度*然后根据《压板厚度，介电层厚度设计规范—ME-0303-166》选出合适的prepreg 组合。
*算绝缘厚度应包含压在其中的铜厚5.介电常数(DK)A).如为特性阻抗：4.2B）差别阻抗如是新板DK按3.7计算第二篇：设计准则1. 对于两铜面间仅夹一个信号层，*计算值= 客户要求值2. 对于两铜面间夹两个信号层(offset stripline)，*计算值= 客户要求值3. 对于以下两种差别阻抗，3.对于其它所有的阻抗设计(包括差别和特性阻抗)*计算值与名义值差别应小于的阻抗范围的10%：例如：客户要求：60+/-10%ohm阻抗范围=上限66-下限54=12ohms阻抗范围的10%=12X10%=1.2ohms：计算值必须在此范围内，如超出，必须请示上级第三篇：阻抗测试模设计准则1.尺寸要求：A). 特性阻抗B). 差别阻抗C). 说明* 测试孔尺寸：DIA：1.1-1.05MM PTH（由CAD 组加）* 对于特性阻抗同一排两个孔为一组，中心距为0.141”,对于差别阻抗，四个孔为一组，相对位置不变。
与测试探头保持一致。
* 以上尺寸一般均固定不变。
*备注：但考虑利用率时可以将线弯曲，以减小面积2.参考层判定准则：在Master A/W上找到测试线，其正下方和正上方的最邻近的铜面即为参考层。
阻抗资料说明
(一)何谓阻抗?阻抗是用来评估电子组件特性的一个参数。
阻抗的定义是组件在既定频率下对交流电的总对抗作用。
(二)为何要阻抗控制?因为PCB传输线中的特性阻抗值必须匹配Driver与Reciver的电子阻抗，否则会造成讯号能量的反射、衰减，以及讯号到达时间之延误，严重时无法判独及开机。
电路板线路中的讯号传播时，影响其“特性阻抗”的因素有线路的截面积，线路与接地层之间绝缘材质的厚度，以及其介质常数等三项。
影响阻抗最多部分为:1、线宽，2、pp 厚度，3、介电值(FR-4 =4.3) 其次是防焊厚度，侧蚀,铜厚.等等这些会改变磁力线分布，进而改变组抗之变量，先了解组抗公差值要求，再反推制程最大公差值，以软件计算是否可达成。
PCB制程管制重点为用对材料/线径公差10%以内/压后层间厚度准确10%以内，即可达到设计要求。
(三)何谓Er值?通常介质常数或称相对电容率既是每单位体积的绝缘物质在每一单位之电位梯度下所能储存的静电能量。
介质常数高则信号传输不少被储存在板材中而造成信号不佳及传播速率减慢。
一般对于信号质量要求高者会限用PTF(铁弗龙)就是因为其Er=2.5。
(四) 一般阻抗分3类：1.特性阻抗(impedance)。
PS：如客户针对4层板，外层线宽进行阻抗之控制，其计算外层线宽阻抗软件模式如下。
其阻抗条之设计如下：PS：如客户针对6层板，其1，3，4，6层为走线层，皆须进行阻抗线宽之控制，注意内层L3&L4之阻抗线宽需措开不可重迭，避免影响阻抗值之测试，其计算内层线宽阻抗软件模式如下。
其阻抗条之设计如下：PS：如客户针对6层板，其1，3，6层为走线层，皆须进行阻抗线宽之控制，其阻抗条之设计如下：PS：如客户针对4层板，内层(2，3层)线宽进行阻抗之控制，注意阻抗线宽上下对应层皆铺设铜箔，其L2&L3之阻抗线宽设计需措开不可重迭，避免影响阻抗值之测试，其阻抗条之设计如下：ps：客户制作内层阻抗，需注意其要求之组抗线宽，上下对应层是否有覆盖铜箔或没覆盖铜箔，上下皆有覆盖上铜箔，其计算软件同上，如果有一层为没覆盖上铜箔，另一层有覆盖上铜箔，其阻抗计算软件模式如下。