從板材到加工，差分阻抗該如何管控？

edadoc

一博科技自媒體高速先生 原創(chuàng)文 | 黃剛

高速先生首先要祝大家開工大吉，在這個特殊的日子里，我們會一如既往的送上美國通信行業(yè)的“奧斯卡”，也就是DesignCon2020論壇的文章解讀，希望能幫助大家了解更多關(guān)于PCB方面的技術(shù)方向哈。

今年的春節(jié)讓人記憶深刻，相信大部分的同行都還宅在家里，網(wǎng)上很多朋友們都在調(diào)侃著沒想到這輩子在退休前還能過個寒假，其實高速先生也知道大家多少有點百無聊賴，急需充電，隨著DesignCon2020論壇如期在美國舉行，也同步的發(fā)布了一批關(guān)于研究相關(guān)行業(yè)的發(fā)展方向的技術(shù)文章。高速先生將會給大家做最及時的解讀，并以我們的視角來加以分析，以便大家能更好的理解作者的思路和想法，希望能對廣大粉絲們有所幫助。國際慣例，我們會首先解讀一批與PCB設(shè)計強(qiáng)相關(guān)的文章哈。


以下這篇文章，題目的翻譯就是對PCB材料參數(shù)的優(yōu)化以及找出影響差分帶狀線的幾個加工因素的權(quán)衡。

高速先生其實也比較透徹的研究過這個方向，本篇文章的思路是首先進(jìn)行仿真和測試對比，然后通過得到的阻抗和損耗結(jié)果來分離出幾個影響的參數(shù)，從而對他們在一定范圍內(nèi)的加工因素波動的情況下，看看每個加工因素對總體結(jié)果影響所占的比重，從而更精確和有方向性的對PCB加工進(jìn)行管控。

當(dāng)然首先要做的就是得到一個高精度的測試結(jié)果了，也就是在測試中進(jìn)行去嵌，高速先生之前的文章有寫過為什么要去嵌，這里就不再重復(fù)了哈。本文章進(jìn)行了兩種去嵌方式的對比，分別是Delta-L和AFR。Delta-L是一種很快速很快速的去嵌方式，能通過簡單的加減的方式得到DUT的損耗，例如5inch的線減去3inch的線就能得到2inch的結(jié)果。方法雖然快速簡單，卻是以犧牲精度為代價，例如回?fù)p的去嵌，模態(tài)轉(zhuǎn)換的情況等，都是Delta-L去嵌很難精確完成的。

業(yè)界現(xiàn)在公認(rèn)比較好的兩個去嵌方式之一的AFR其實能夠很好的兼顧精度和效率（另外一種是更復(fù)雜的TRL校準(zhǔn)）。AFR會涉及到時域和頻域的轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)，因此能去嵌得到更多精度的指標(biāo)。當(dāng)然本文要得到的是DUT結(jié)果是單純的差分帶狀線。下面是去嵌前后的fixture和DUT的幾個參數(shù)對比結(jié)果。

接著，文章的作者進(jìn)行了仿真和通過簡單的RLGC模型擬合的結(jié)果，用于后面和測試結(jié)果進(jìn)行對比，從而分離出DK，DF等參數(shù)。這里面用來擬合最重要的模型是下圖的K參數(shù)，主要是對表面粗糙度的擬合公式，是一個數(shù)字的模型。另外還把DF這個參數(shù)作為擬合的一部分導(dǎo)入進(jìn)去。

當(dāng)然參數(shù)足夠多之后，是能夠做到以下精度的，下圖是仿真和RLGC擬合模型的對比結(jié)果。

緊接著，作者又給出了如何分離不同參數(shù)的步驟，主要步驟是首先通過相位分離DK，然后通過不同的迭代把DF和粗糙度分離開來。

文章主要進(jìn)行了以下3類情況的對比，分別是不同玻纖布，不同樹脂含量以及RTF和HVLP銅箔之間這三種情況的對比，當(dāng)然，肯定是做在同一個層疊下面的。

得到的結(jié)論大概如下：不同的玻纖布的DK和DF不盡相同，另外樹脂含量（RC值）也會影響DF，不用說，RTF和HVLP這兩種不同的粗糙度的銅箔當(dāng)然會影響損耗了。作者通過大量的樣品找到比較了穩(wěn)定的規(guī)律，把不同情況下的影響都量化出來了。

文章也通過對加工完的樣品進(jìn)行分析（估計是進(jìn)行了切片的分析），得到了不同加工因素對PCB參數(shù)的波動情況，如下所示：

根據(jù)上面大量的分析樣品，給不同的加工因素做了一個波動的范圍制定（例如線寬10%波動，介質(zhì)厚度10%波動），然后去通過各自組合的方式來得到阻抗和損耗隨著加工因素的變化。

從而得到了可能是本文中高速先生覺得最重要的一個表格了，也就是，到底哪個加工因素對阻抗和損耗結(jié)果的影響更大？結(jié)論是：線寬對阻抗的影響最大，占到了66%，而DF值影響損耗的比例也超過了50%。

這樣我們就可以對板廠的加工作更加細(xì)致的約束，例如把線寬約束得更緊，對介質(zhì)厚度可以適當(dāng)?shù)姆潘�。�?dāng)然高速先生認(rèn)為約束是最好在不怎么增加成本和工序的情況下才更有意義。

最后，通過測試對比，優(yōu)化約束之后的樣品阻抗和損耗都比之前有了更好更穩(wěn)定的表現(xiàn)。