阻抗板制作设计指引.doc

目录 序号内容页数1.0目的32.0范围33.0定义34.0职责35.0程序3-126.0相关文件127.0参考文件128.0记录表格129.0附录121.0 目的建立PE-MI对阻抗板进行阻抗设计时的规范设计方法。2.0 范围本指引适用于上海美维电子有限公司所有有阻抗要求的线路板。本指引规定MI对阻抗板进行阻抗设计时的计算公式，标准设计参数，及根据反馈调整设计的方法。3.0 定义无4.0 职责4.1 PE负责执行,维护和更新本程序。4.2 ME负责确认程序中需要的相关参数及修正反馈计算方法。4.3 生产部负责控制介质厚度、线宽、间距及铜厚。4.4 QM负责反馈相关的测试数据。4.5 QM负责批准本程序。 5.0 程序5.1 检查客户资料，明确客户的阻抗线路层，阻抗类别, 阻抗要求值及公差，接地参考层，介质材料，介质厚度要求，线宽间距及公差等基本信息。5.2 根据阻抗类别，使用软件CITS25中对应的公式，输入对应的相关参数进行核算调整。5.2.1 材料的介电常数：根据阻抗反馈的实际统计结果, 阻抗计算时材料的介电常数按下表进行，可能与原材料供应商提供的标称介电常数有所不同。特殊材料的介电常数必须提出讨论。表一 阻抗计算介电常数介质类型FR4/FR5RCCFR4/FR5+RCC特殊材料特性阻抗内层4.03.6按厚度线性插值按供应商指定中值外层4.03.6按厚度线性插值按供应商指定中值差动阻抗内层3.83.6按厚度线性插值按供应商指定中值外层4.03.6按厚度线性插值按供应商指定中值5.2.2 阻抗计算铜层厚度：阻抗计算时线路铜的厚度按下表计算，与层压计算板厚时采用的参数有所不同。表二 阻抗计算线路铜厚基铜厚1/3ozHoz1oz2oz内层铜厚10um15um30um61um内层盲、埋孔电镀层25um30um/外层线路铜厚35um43um61um96um外层有特殊铜厚要求按完成要求铜厚下限+10um计算注：当内层电镀层有特殊完成铜厚要求时按完成铜厚要求下限+5um计算。5.2.3 线宽顶部与底部宽度差值：根据内外层铜厚不同按下表设定线宽差值。表三 线宽顶部与底部差值内层铜厚10um15um25um30um61um线底线顶差值5um10um20um20um38um外层线路铜厚35um43um61um81um96um线底线顶差值25um30um38um43um51um注：上表内层铜厚对应于表二中内层铜厚及内层盲埋孔电镀层，外层线路铜厚对应于表二中外层线路铜厚。当线路铜厚不在表中所列时按表中最接近的线路铜厚计算。5.2.4 介质厚度计算：新产品及没有介质厚度反馈的产品，层与层之间的介质厚度按DPM-27201-19层压工序指示规程中所指定的计算方法计算（含铜厚计算方法）；但当内层有电镀层时，电镀层铜厚按上表二计算。5.2.5 计算公式：选择对应的计算公式，输入对应的参数，采用插值法调整参数，注意各参数所用单位保持一致。选取一组能获得目标阻抗值的同时符合客户要求的最佳数据（线宽，介厚，铜厚，介电常数）作为过程控制目标中值，控制目标公差：内层线宽+/-0.4mil (10um). 介质厚度+/-10%且在+/- 1.0 mil (25um)内，外层线宽参考公差+/-0.4 mil, 铜厚公差+/-0.32 mil (8um)，当阻抗可测时控制阻抗值优先于控制阻抗线线宽。5.2.5.1 表面特性阻抗计算： 图一 表面特性阻抗计算公式根据阻焊前后阻抗值变化规律及阻抗计算公式偏差特点，外层阻抗计算按图一公式计算，并按表四修正。表四 外层特性阻抗计算修正对应表客户要求的最终的外层完成阻抗中值3040506070公式计算阻抗对应值2940536374例：外层Hoz基铜，采用2116单张半固化片，内层1oz Ground层，完成阻抗要求60+/-6欧姆，计算参数如图一所示。5.2.5.2 内层半屏蔽特性阻抗计算：图二 内层半屏蔽特性阻抗计算公式表五 内层特性阻抗计算修正对应表客户要求的最终的内层完成阻抗中值3040506070公式计算阻抗对应值2839506070例：L2-3为5mil芯板，Hoz基铜，无电镀，外层为70um RCC，要求阻抗50+/-5欧，计算如图二所示： H=127+58+18; Er=4*127/（127+58+18）+ 3.6*（58+18）/（127+58+18）。5.2.5.3 内层屏蔽特性阻抗计算：图三 内层屏蔽特性阻抗计算公式例：6mil(H/H)芯板，7628H半固化片，Hoz Ground层，要求中间阻抗线60+/-6欧，计算如图三所示。阻抗修正同表五。5.2.5.4 特性阻抗测试条的设计如图四所示，SME标准的阻抗测试条宽度为7.62mm，长度为177.8mm，在空间不够的条件下也可适当减少测试条的长度到127mm. 若相邻层有阻抗线，则需注意，COUPON 上这两层的信号线在垂直方向（板厚度方向）不宜重合。图四中的上图为测试线路层示意图，下图为屏蔽地层示意图。测试孔刀径1.0mm; 水平间距0.1”，垂直间距0.1”，上排孔接测试线，下排孔接Ground层，测试探针为二针脚，固定间距为0.1414”，测试时一脚接线另脚接地。在阻抗测试条外层的对应接线孔位置需写上阻抗线所在层号，空白位写SME产品编号(除内部版本号)，并留出书写序列号的空白区域并做阻焊开窗如图五所示。图四 普通特性阻抗测试条示意图一根测试条上的同一层也可以设置两根测试线，此时测试条左端的测试孔上排接线下排接地、右端的测试孔上排接地下排接线，测试线另一端悬空不接孔，测试条宽度可设置为0.4”如图五之上图所示。通常不建议在同一层上于阻抗测试条的同一侧布置多根阻抗测试线，当由于拼版空间的限制而有必要采用此种形式设计时（测试条只能为0.3”宽时），为避免阻抗线之间相互干扰两根测试线之间的距离不宜小于15mil如图五之下图所示。图五 特性阻抗测试条在同一层设两根测试线不同层上的阻抗线若对应的接地参考层相同则应尽可能将阻抗线在垂直方向（厚度方向）上相互错开(边到边错开距离=15mil)，若其中任一层的阻抗线线宽8mil 则两层的阻抗线不应放在同一测试条的同一侧。5.2.5.5 外层差分阻抗：根据阻焊前后阻抗值变化规律及阻抗计算公式偏差特点，外层差分阻抗计算按图四公式计算，并按表六修正。表六 外层差分阻抗计算修正对应表外层完成阻抗中值708090100110120130公式计算阻抗对应值738495107119131143图六 外层差分阻抗计算公式图六例：外层2116半固化片，内层0.5oz Ground层，差分线12mil中心距，完成阻抗100+/-10欧。5.2.5.6 内层半屏蔽差分阻抗计算：图七 内层半屏蔽差分阻抗计算公式图七例： 内层8mil(1/1oz)芯板，外层7628半固化片，差分线中心距10mil, 完成阻抗要求100+/-10欧。内层差分阻抗计算值不需修正。5.2.5.7 内层屏蔽差分阻抗：图八 内层屏蔽差分阻抗计算公式图八例： 内层10mil(H/Hoz)芯板，外层7628半固化片，差分线中心距15mil, 完成阻抗要求115+/-11.5欧。内层差分阻抗计算值不需修正。5.2.5.8差动阻抗测试条的设计如图九所示，SME标准的阻抗测试条宽度为12.7mm，长度为203.2mm，图九中的上图为测试线路层示意图，下图为屏蔽地层示意图。若相邻层也有阻抗线，则需注意，COUPON 上这两层的信号线在垂直方向（板厚度方向）不宜重合。测试孔刀径1.0mm; 水平间距0.1”，垂直间距0.1”，左端上排孔接测试线，下排孔接Ground层，右端相反。测试探针为四针脚，上排二测线脚固定间距为0.2”，下排二接地脚固定间距0.4”上下两排针脚垂直间距0.1”。 图九 普通差动阻抗测试条5.2.5.9 对于其它类型的阻抗设计需提出讨论后再决定其计算方法及测试条的设计。必要时，阻抗测试条的宽度可以小于0.5”。如带屏蔽地线差动阻抗的测试条可设计如图十所示，该类差动阻抗的计算公式也有所不同。图十 带屏蔽线差动阻抗测试条示意图5.2.5.10 对于实际板由于阻抗不合格而需反馈调整阻抗时按以下方法调整：记：客户要求阻抗值（或按表四、表五、表六修正后应该需要的值）为Z0，实测阻抗值为Z1，按切片数据（线宽、介厚、铜厚数据）及表一中理论介电常数r计算阻抗值为Z2。5.2.5.10.1 无法获得切片数据的情况（应尽可能取得切片数据）：即只有实测阻抗值Z1反馈。调整方法：调整线宽、介质厚度控制值，使得计算值为Z0-(Z1-Z0), 即将实际和初始理论的差额全部补偿。例如：某一款板，Z0=50, Z1=54,则调整线宽、介质厚度控制值，使得计算值为Z0-(Z1-Z0)=46 ohm.5.2.5.10.2 获得切片数据的情况。通常认为切片数据是可信的，且是有代表性的。若切片数据的介质厚度与原先DPM-27201-19层压工序指示规程中理论的介质厚度相差超过10%，或超过25.4 um (1.0mil)。则需提出APQP，确认改变配方以得到原先的设定的介质厚度；然后，按APQP给出的配方的理论介厚，调整线宽，使得计算目标值为Z0，即按APQP结果重新以新板处理。若切片数据的介质厚度与理论的介质厚度相差在10%之内，同时也在25.4 um (1.0mil)之内。则第一步，按切片数据（线宽、介厚、铜厚数据）Z2，调整介电常数r至以使得计算阻抗值为Z1，即回归算出修正后的介电常数r。第二步，调整线宽，使用切片的介厚、铜厚、介电常数r，使得计算的阻抗值为Z0。这种情况为多数情形，举例如下：某一款板，客户要求成品外层线单线阻抗50+/-5 ohm. 初始设计为（介厚，线顶，线底，铜厚，介电常数）= （ 5，7.15，8.35，1.7，4.0）CITS25 Z0 =53-3=50. 实际做板反馈，切片数据（介厚，线顶，线底，铜厚）= （ 5.4，6.7，8.0，1.7），实测COUPON的阻抗值Z1=54，修正后阻焊前为57. 第一步，调整介电常数至3.85, 使得按切片数据（ 5.4，6.7，8.0，1.7，3.85） CITS2557=按前面表四修正后的实测阻抗值, 即求得介电常数r=3.85；第二步，调整线宽，使用切片的介厚、铜厚、介电常数r，（ 5.4，8.0，9.2，2.0，3.85） CITS2553=计算的目标阻抗值。于是，调整后的线宽目标为线顶8.0+/-0.4mil, 线