【华秋干货铺】软硬结合板的阻抗计算,你会吗?
问:什么是软硬结合板?
答:PCB 线路板(硬板)是重要的电子部件,FPC 是柔性线路板(软板),具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点;软硬结合板就是柔性线路板与硬性线路板经过压合等工序,按相关工艺要求组合在一起的板。
问:软硬结合板如何计算控制阻抗?
答:一般 PCB 工程师日常很少遇到软硬结合的产品,对于软硬结合的阻抗了解就更加少了;为了解决 PCB 工程师对软硬结合板阻抗计算的困惑,本文将以华秋 DFM 软件的相关操作为例,为大家讲解软硬结合板阻抗的计算要点。
软硬板的阻抗注意事项
硬板模版参数填写
H1:半固化片的介质厚度,要填写残铜流胶后的介质厚度。
Erl:介电常数,一般板材常规是 4.2,如果是特殊板材要填写板材的介电常数。
W1:设计的阻抗线宽。
W2:线面宽度在线底宽度 W1-0.5mil。
S1:设计的差分阻抗线距。
T1:内层 H/Hoz,铜厚按 0.6mil 计算,内层 1/1oz,铜厚按 1.2mil 计算,外层成品铜厚 1/1oz,铜厚按 1.4mil 计算,外层成品铜厚 2/2oz,铜厚按 2.4mil 计算。
C1:基材上的阻焊厚度 0.8mil。
C2:铜面上的阻焊厚度 0.5mil。
C3:差分阻抗线之间的阻焊厚度 0.8mil。
CEr:阻焊的介电常数 3.5mil。
软板模版参数填写
H1:介质厚度,即基材的 PI 厚度,PI 厚度与粘合材料的粘合厚度。
Erl:介电常数,基材的 DK 值,不同品牌的材料和厚度的 DK 值不相同,正常范围为 3.15~4.2。
W1:设计的阻抗线宽。
W2:线面宽度在线底宽度 W1-0.5mil。
S1:设计的差分阻抗线距。
T1:铜的厚度,12um 为 0.45mil,18um 为 7mil,35um 为 1.4mil。
C1:基材上的覆盖层厚度 50um 为 2mil。
C2:铜面上的覆盖层厚度 28um 为 1mil。
C3:差分阻抗线之间的覆盖层厚度 50um 为 2mil。
CEr:覆盖层的 DK 值,1/2mil 覆盖层为 2.45,1mil 覆盖层为 3.4。
华秋 DFM 软件可以配置残铜率,残铜率默认是 70%,如其他默认的参数需要调整,可以在参数配置里面填写修改,保存即可。
计算阻抗匹配介质厚度压合图
硬板叠层图
1、华秋 DFM 软件可以自动生成叠层图,也可以手动填写层数、板厚、铜厚等,用叠层图的介质厚度匹配阻抗。
2、如需调整叠层结构,华秋 DFM 软件里面有自带板材、半固化片(PP)及铜箔的库,可根据需要自行选择。
3、在叠层结构需要更改的参数位置点击右键,可根据需要进行添加、替换或删除;弹出的窗口是华秋 DFM 软件自带的物料库,有芯板、光板、PP、铜箔可供选择。
添加物料及修改
华秋 DFM 软件的板材、PP、铜箔库修改,物料库存放的路径在软件安装目录 material 文件夹下面,物料库的文件是 Excel 电子档格式,打开修改里面的参数即可;没有的板材可以在里面增加或更改,比如软板的材料。
FPC 材料选择
1、FPC 材料 PI 包含有胶电解、无胶电解、有胶压延、无胶压延,有胶和无胶的区别在于有胶会厚一点,不是很柔软,无胶的柔软性要好一些,电解铜和压延铜的区别在于压延铜的延展好性,耐弯折,但贵些,颜色是铜面黄发黑,电解铜是铜面偏红色延展性要差一些。
2、FPC 材料 PI 影响阻抗的因素,介质常数有胶和无胶材料不同,阻抗控制有差别;贴电磁膜的阻抗不好控制,每家电磁膜的结构不同,算出来的阻抗影响很大,一般的解决方法是先根据经验计算阻抗打样生产测试阻抗,设计不满足阻抗再做调整。
阻抗计算列表操作
1、在华秋 DFM 软件中输入阻抗控制要求值,再选择阻抗层,找到阻抗对应的模板,再输入原始线宽线距,如参考层特别比如隔层参考,需要手动选择参考层。
2、参数输入完毕后点击全部计算,计算结果为绿色则计算正确,若为红色需要调整线宽线距或者介质厚度。
3、右上角可以更改单位(mil/mm),左下角则可以添加多组阻抗。
4、全部计算为根据线宽线距计算阻抗值,全部反算为根据阻抗要求值计算线宽线距。
软硬结合处阻抗分别计算
设计文件的阻抗线在软板区域和硬板区域进行计算和控制阻抗时,分别根据软板、硬板的压合图中的软、硬板介质厚度来调整阻抗。
在客户需要阻抗值并提供叠层结构图,那么我们该怎么做才能满足客户要求的阻抗?
第一步:预估制作合理的压合图。
第二步:调整线宽线距,共面的线到铜距离。
第三步:调整压合结构图的介质厚度。
第四步:调整介电常数以及铜厚。
调整后满足阻抗值,如涉及到改变用户要求的参数需与客户协商做调整。
以上对软硬结合板的阻抗计算,详细讲解了其方法及要领,主要使用工具华秋 DFM 软件,其阻抗计算功能非常强大,压合图可以与阻抗计算的线宽线距相交互,操作也简单,非常实用,可帮助工程师们提升工作效率。
华秋 DFM 软件是国内首款免费 PCB 可制造性和装配分析软件,拥有 300 万+元件库,可轻松高效完成装配分析。其 PCB 裸板的分析功能,开发了 19 大项,52 细项检查规则,PCBA 组装的分析功能,开发了 10 大项,234 细项检查规则。
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