PCB的两个重要组成部分:Core和Prepreg(半固态片,简称PP)
Core的两个表层都铺有铜箔,可作为信号层、电源层、地层等导电层,Core的上下两层之间填充的是固态材料;PP的表面不铺铜箔,在PCB中起填充作用,其材质是半固态的树脂材料,因此比略软一些。
制作多层板需要配合使用Core和PP,一般在两个Core之间选用PP作为填充物。根据层叠结构的不同,Core和PP有多种厚度的选择。
层叠结构设计的先决条件:
1. 单板总层数,包括信号层、电源层和地层的数目。
一般PCB设计过程中,首先进行布局设计,根据元件飞线的密度估计关键器件的信号线密度,以便对信号层数评估。在确定信号层的数目之后,根据电源的种类和信号的隔离要求等,可以评估所需电源层和地层的数目.
2. 单板的厚度。
14层以内的单板厚度选择1.6mm;16层以上的单板厚度选择2.0mm以上.
3. 单端信号和差分信号的目标阻抗。
一般情况下,单端信号对地阻抗50Ω,差分对信号间阻抗为100Ω.
4.PCB的介电常数Er.
介电常数是表征电磁场在特定材质中导通能力的参数,介电常数越大,则磁场在该材质中的导通能力越强.
应用中,一般采用相对介电常数Er.Er的定义是,材质介电常数与真空介电常数的比值.真空中Er=1,而FR4的Er的取值一般在3.5~4.5之间,即电磁场在FR4中的导通能力比在真空强,这也是高速电路在工作时,电磁场主要集中在PCB内的原因.
Er越高,高频信号越容易通过,即高频的损耗越大.为减小高频损耗,Er值为3.5~3.8,Er成本越高.
表层单端信号:选择Surface Microstrip (表面微带线)
内层单端信号:选择Offset Stripline(非对称带状线)
以表层单端信号的计算为例:Z0是目标阻抗50Ω,Er相对介电常数,T=0.69线厚,H=3.94到参考平面的距离 (目标阻抗单位是Ω,其他都是mil)
Surface Microstrip 表层微带线
Embedded Microstrip 内层微带线
Coated Microstrip 外层单端 (盖油后的表层微带线)
Offset Stripline 带状线 (内层,上线两面均是有参考面如GND层)
Edge-Coupled Suface Microstrip 差分阻抗线 (表层差分未盖油,不包地的差分微带线)
Edge-Coupled Coated Microstrip 外层差分 (差分对阻抗不包地:包地的意思是信号线周围是否有铜皮围着)
Diff Coated Coplanar Strips With Ground 差分对阻抗包地 (差分对,就是成对的布线;表层,未盖油,成对微带线)
Edge-Coupled Embedded Microstrip 内层差分微带线不包地 (内层微带线:一端为参考面如GND,一端是介 质与空气)
Edge-Coupled offset Stripline 内层差分非对称对无包地(内层差分带状线)
Broadside-Coupled Stripline 内不同层 带状线
Surface Coplanar Strips 表层微带 包地,参考层为同层GND/VCC
Surface Coplanar Strips with Ground 表层微带 包地,参考层为同层GND/VCC,次参考层为次外层GND/VCC
Surface Coplanar Waveguide 表层波导,阻抗线被周围GND/VCC包围,周围GND/VCC即为参考层。
Coated Coplanar Waveguide 盖油后的表层波导,阻抗线被周围GND/VCC包围,周围GND/VCC即为参考层。
Surface Coplanar Waveguide with Ground 表层波导, 参考层为同一层面的GND/VCC和次外层面的GND/VCC层
Coated Coplanar Waveguide with Ground 盖油后表层波导
Embedded Coplanar Waveguide 内层单线共面阻抗, 参考曾为同一层面的GND/VCC,临近层是线路层非GND/VCC
Embedded Coplanar Waveguide with Ground 参考曾为同一层面的GND/VCC,与临近层GND/VCC
Offset Coplanar Waveguide 内层单线共面阻抗,参考层为同层GND/VCC,与邻近两个层的GND/VCC相当于带状线
Diff Surface Coplanar Waveguide 表层差分共面阻抗,参考层为同层GND/VCC,次外层为线路层非GND/VCC参考层
Diff Coated Coplanar Waveguide 盖油后的表层差分共面阻抗
Diff Surface Coplanar Waveguide with Ground 表层差分共面阻抗非次外层为参考层
Diff Coated Coplanar Waveguide with Ground 盖油后表层差分共面阻抗非次外层为参考层
Diff Embedded Coplanar Waveguide With Ground 内层差分共面阻抗,参考层为同一层GND/VCC以及邻近GND/VCC层
Diff offset coplanar waveguide 内层差分共面阻抗,参考层为同一层面GND/VCC,和邻近的两个层GND/VCC层
Coate Coplanar Strips 盖油后单线共面阻抗,,参考层与阻抗线 在同一层面,即阻抗线被周围 GND/VCC 包围,周围 GND/VCC 即为参考层面。而次外层(innerlayer2) 为线路层,非 GND/VCC(即非参考层)。
Coate Coplanar Strips with Ground 盖油后的表层包地单端包地,参考面为同层GND/VCC,和次外层GND/VCC
Coate Coplanar Strips Waveguide 盖油后的表层包地单端包地
Coate Coplanar Strips Waveguide with Ground
Embedded Coplanar Strips 内层单端包地,同层GND/VCC作为参考层,上下未信号层
Embedded Coplanar Strips with Ground 内层单端包地,同层GND/VCC作为参考层,下层为GND/VCC信号层
Offset Stripline 内层单端 (内层单端阻抗不包地)
Edge-Coupled Offset Stripline 差分非对称带状线
Coated Coplanar Waveuide With Ground 外层单端共面地
Diff Coated Coplanar Waveuide With Ground 外层差分共面地
SI9000阻抗计算工具链接 http://pcbren.cn/websi9000/