Bill Hargin

Z-zero

疊 層 設(shè) 計(jì)

設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)

印制電路設(shè)計(jì)師指南

印制電路設(shè)計(jì)師指南

疊層設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)

Bill Hargin

Z-zero

? 2022 IPC Publishing Group, Inc.

All rights reserved.

IPC Publishing Group, Inc.

dba I-Connect007

3000 Lakeside Drive, Suite 105N

Bannockburn, IL 60015 USA

ISBN ：979-8-9856020-9-8

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同行評(píng)審 作者介紹

Eric Bogatin

Eric 是美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的教

授、Teledyne LeCroy 的研究員和 Signal

Integrity Journal 的技術(shù)編輯。他獲得了

麻省理工學(xué)院物理學(xué)學(xué)士學(xué)位、圖森的亞

利桑那大學(xué)物理學(xué)碩士學(xué)位和博士學(xué)位。

Eric 曾 在 貝 爾 實(shí) 驗(yàn) 室、Raychem、Sun

Microsystems、Ansoft 和 Interconnect Devices 擔(dān)任高級(jí)工程和管理職位。

他撰寫(xiě)了 10 本該領(lǐng)域的技術(shù)書(shū)籍，并在全球范圍內(nèi)的有關(guān)信號(hào)完整性的課

程和講座擔(dān)任講師和主講人。

Michael Ingham

作為一名美國(guó)海軍退伍軍人，Michael 于

1984 年成為了一名工程技術(shù)人員，開(kāi)始

了他的 PCB 設(shè)計(jì)職業(yè)生涯，早期他使用

膠帶和燈光輔助平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)和修復(fù)高速電

路板。他獲得了加州州立理工大學(xué)圣路易

斯奧比斯波分校電子工程學(xué)士學(xué)位，主修

射頻和微波電子學(xué)。憑借他的學(xué)位和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，Michael 進(jìn)入了高性能 PCB

設(shè)計(jì)的世界，參與設(shè)計(jì)超高速數(shù)字、射頻和毫米波應(yīng)用電路板。1994 年完

成了他的第一個(gè) 10GHz 設(shè)計(jì)，并在 2000 年完成了第一個(gè) 40GHz 設(shè)計(jì)。

在擔(dān)任過(guò)各種工程職務(wù)后，Michael 成立了自己的公司，專(zhuān)注于高性能 PCB

設(shè)計(jì)。在此職位上，他監(jiān)督完成了 2000 多個(gè) 10-110 GHz 頻率范圍內(nèi)的高

速設(shè)計(jì)。Michael 的特長(zhǎng)還包括疊層設(shè)計(jì)以及解決 SI 和 EMC 問(wèn)題。

Michael 現(xiàn)在是 L3Harris 的 PCB 設(shè)計(jì)經(jīng)理，他和他的妻子以及他們的瑪爾

濟(jì)斯犬 Diva 住在佛羅里達(dá)州。

本書(shū)經(jīng)過(guò)了以下專(zhuān)家的技術(shù)準(zhǔn)確性審查。

作者介紹

Bill Hargin

Bill Hargin 是 Z-zero 的 創(chuàng) 始 人，

PCB 疊 層 設(shè) 計(jì) 和 材 料 選 擇 軟 件

Z-planner Enterprise 的 開(kāi) 發(fā) 者。

Hargin 是行業(yè)先驅(qū)，在 PCB 信號(hào)

完整性和制造領(lǐng)域擁有超過(guò) 25 年

的工作經(jīng)驗(yàn)。Hargin 是《印制電路

設(shè)計(jì)與制造》雜志的專(zhuān)欄作家，撰

寫(xiě)了數(shù)十篇關(guān)于信號(hào)完整性、疊層設(shè)計(jì)和材料選擇的文章，同時(shí)他還是

《印刷電路手冊(cè)》的特約作者。

Bill 是 PCB West 和 DesignCon 演講者和評(píng)審組的?？?，來(lái)自 30 多個(gè)

國(guó)家和地區(qū)的 10000 多名工程師和 PCB 設(shè)計(jì)師參加了他關(guān)于疊層規(guī)劃、

信號(hào)完整性和高速 PCB 設(shè)計(jì)方面的研討會(huì)。在創(chuàng)立 Z-zero 之前，他在

Mentor Graphics 工作了八年多，專(zhuān)注于高速信號(hào)完整性和 PCB 仿真

軟件，并擔(dān)任 HyperLynx SI 軟件的營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)。隨后，他擔(dān)任中國(guó)臺(tái)灣

南亞的 PCB 材料部門(mén)的北美營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)。他獲得了華盛頓州立大學(xué)機(jī)械

工程學(xué)位和 MBA 學(xué)位。

Bill 目前住在華盛頓州，是一名小聯(lián)盟棒球和壘球的熱心志愿者。

機(jī)械世界與電氣世界

材料的重要性

了解材料規(guī)格書(shū)

降低損耗

材料鑒定與選擇

阻抗規(guī)劃

玻纖編織效應(yīng)

剛?cè)峤Y(jié)合材料

總結(jié)

參考文獻(xiàn)

關(guān)于 Z-zero 和西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件

目錄

1

7

15

23

31

37

43

51

59

65

67

前言

第一章

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章

第七章

第八章

1

機(jī)械世界與

電氣世界

又是一本關(guān)于疊層的書(shū)？

如果您想問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，我想知道您所想到的書(shū)，因?yàn)閹啄昵拔乙?/p>

直在找關(guān)于這個(gè)主題的書(shū)籍。我有很多 PCB 信號(hào)完整性（SI） 方面的

書(shū)籍，但到目前為止我只在其中找到了一章關(guān)于疊層設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

每當(dāng)我與 SI 顧問(wèn)（以 SI 咨詢?yōu)樯娜耍┙徽剷r(shí)，我都會(huì)問(wèn)他們

“你被緊急叫去救火的存在嚴(yán)重 SI 問(wèn)題的項(xiàng)目中，有多少存在疊層

問(wèn)題？ ”

到目前為止，我得到的所有答案都是“100%”。

一個(gè)高速 PCB 能夠被制造出來(lái)，和一個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)該是這樣的構(gòu)造

之間的區(qū)別在于設(shè)計(jì)本身的支柱——疊層。疊層關(guān)乎每一個(gè)高速信號(hào)，

但關(guān)于它的文章卻出人意料地少。

我的工作中遇到過(guò)很多 PCB 疊層，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)人員和所使

用的工具，疊層不盡相同，多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都可以通過(guò)改進(jìn)其

中的制造參數(shù)來(lái)優(yōu)化阻抗和信號(hào)損耗。隨著信號(hào)速度越來(lái)越高，現(xiàn)在

的信號(hào)完整性關(guān)鍵因素不僅包括阻抗，還包括損耗、銅箔粗糙度和

玻纖編織效應(yīng)。其實(shí)，在 PCB 物理制造的過(guò)程中所發(fā)生的一切事情

都會(huì)對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，因此不僅需要考慮 PCB 疊層的細(xì)節(jié)，

還需要考慮設(shè)計(jì)中每個(gè) PCB 制造商的疊層差異。

我比較不理解的是很少有書(shū)籍或文章解釋清楚了疊層在哪些方

面會(huì)影響信號(hào)。這不會(huì)是關(guān)于這個(gè)主題的最后一本書(shū)，我希望能拋磚

引玉，引發(fā)更多對(duì)疊層規(guī)劃和材料選擇的討論，從而讓大家都深刻理

解我所說(shuō)的“設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)”。

前言

2

對(duì)高速的需求

大約 25 年前，當(dāng)我開(kāi)始研究高速 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，采用運(yùn)行速度僅

為 66 MHz 的 PCI 總線的 8 層板（包括參考平面等）是相當(dāng)厚的板子。

介電常數(shù)和損耗角正切很高，設(shè)計(jì)裕量很大，銅箔粗糙度和玻纖布的

編織方式都無(wú)關(guān)緊要。我們將層壓板統(tǒng)稱為“FR-4”，因?yàn)樗奶匦?/p>

并不重要。

20 世紀(jì) 90 年

代，隨著信號(hào)速度

不斷提高，越來(lái)越

多的硬件團(tuán)隊(duì)開(kāi)始

遇到一個(gè)當(dāng)時(shí)相對(duì)

較新的術(shù)語(yǔ) ：信號(hào)

完 整 性。 到 了 21

世紀(jì)，信號(hào)速度繼

續(xù)提高，設(shè)計(jì)裕量

繼續(xù)收緊，OEM 工

程 師 開(kāi) 始 以 毫 伏

（mV） 和皮秒 （ps）

為單位追蹤信號(hào)。

圖 0.1 展示的是從

21 世 紀(jì) 以 來(lái) 的 這

一 趨 勢(shì)， 圖 中 是

PCI Express 的發(fā)展軌跡，從 2010 年的 PCIe 3.0 到即將到來(lái)的 PCIe

6.0。25 年信號(hào)速度增長(zhǎng) 500 倍。作為對(duì)比，可以想象一下把您的車(chē)

開(kāi)快 10 倍。你需要擔(dān)心的事情也會(huì)增加。不能再繼續(xù)使用五年前的

技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)現(xiàn)在的產(chǎn)品。

圖 0.1 ：2000 年以來(lái)互連速度的提高（以 Gbps 為單位）

3

信號(hào)完整性和疊層設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系

圖 0.2 展示的是“教科書(shū)”般的數(shù)字信號(hào)、規(guī)格書(shū)中的數(shù)字信號(hào)

以及在實(shí)際電路板中測(cè)量到的數(shù)字信號(hào)之間的區(qū)別。

有時(shí)我會(huì)在網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)或培訓(xùn)時(shí)提問(wèn) ：“什么是信號(hào)完整性？我們

進(jìn)行 SI 仿真或在 PCB 上進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，我們做這些事情的目的是

什么？ ”

當(dāng)我問(wèn)這個(gè)問(wèn)題時(shí)，我得到的答案是“應(yīng)對(duì)更快的信號(hào)傳輸速

度” 、“計(jì)算阻抗”或“損耗” 、“眼圖”和“避免符號(hào)間干擾”、“控制串?dāng)_”

等。這些都是很好的答案，但在我看來(lái)，這些回答沒(méi)有觸及核心。到

目前為止，我遇到過(guò)的信號(hào)完整性 （SI） 、電源完整性 （PI） 和板級(jí)電

磁兼容性 （EMC） 問(wèn)題的根本原因都只有一個(gè)，我認(rèn)為就是物理世界

對(duì)電氣世界產(chǎn)生的負(fù)面影響，我們需要主動(dòng)減輕和避免這種負(fù)面影響。

表 0.1 中的左邊一列是機(jī)械參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)對(duì)中間列中的電氣

圖 0.2 ：電氣工程教科書(shū)中的數(shù)字信號(hào)、制造商規(guī)格書(shū)中的同一個(gè)數(shù)字信號(hào)，

以及實(shí)際 PCB 上“接收器”所收到的波形。

教科書(shū)中的數(shù)字信號(hào) 規(guī)格書(shū)中的數(shù)字信號(hào)

PCB 上的數(shù)字信號(hào) 或… 或…

時(shí)間（t）

4

參數(shù)產(chǎn)生影響或相互作用，從而導(dǎo)致最右列中的信號(hào)完整性、電源分

布和 EMC 問(wèn)題。加了陰影的單元格與疊層設(shè)計(jì)決策有直接關(guān)系。當(dāng)

然，這些列并不包含所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，而且高速或信號(hào)完整性問(wèn)

題并不是設(shè)計(jì)疊層時(shí)唯一的考慮因素。另一個(gè)表格包括熱效應(yīng)等內(nèi)

容，我將在第 1 章“材料問(wèn)題”和第 4 章“材料鑒定和選擇”中討論

其中的一些影響。

表 0.1 想要表達(dá)的重點(diǎn)是機(jī)械疊層決策會(huì)如何影響每個(gè) PCB 設(shè)

計(jì)的電氣完整性。您可能有世界上設(shè)計(jì)最精良、價(jià)格最昂貴的 ASIC，

但如果未能妥善處理疊層細(xì)節(jié)，您最終可能會(huì)浪費(fèi)在其他的知識(shí)產(chǎn)權(quán)

上面的投資。

很多公司在 VNA、示波器和仿真軟件上投資了數(shù)十萬(wàn)美元，以

避免最右邊一列中所展示的問(wèn)題，但除非對(duì)物理 PCB 制造細(xì)節(jié)進(jìn)行

正確建模，否則信號(hào)完整性仿真沒(méi)有任何用處。

本書(shū)將講解表 0.1 左邊一欄中的一些需要關(guān)注的問(wèn)題，包括剛?cè)?/p>

結(jié)合設(shè)計(jì)的介紹和概述以及設(shè)計(jì)流程和上市時(shí)間考慮因素。

機(jī)械參數(shù) 電氣參數(shù) 信號(hào)完整性問(wèn)題

走線長(zhǎng)度 (L) 信號(hào)驅(qū)動(dòng)邊緣速率 延遲錯(cuò)誤/Skew

走線拓?fù)?頻率 信號(hào)反射

介電高度 (H) 邏輯電平 閾值錯(cuò)誤/錯(cuò)誤時(shí)鐘

介電常數(shù) (Dk[f]) 傳播速度/延遲 過(guò)沖/下沖

耗散因數(shù) (Df[f]) 特性阻抗 (Zo) 振蕩/振鈴

走線寬度和形狀 (w1, w2) 差分阻抗 (Zdiff) 串?dāng)_

走線厚度 (t) 耦合 玻纖效應(yīng)

走線間距 (s) 抖動(dòng)

銅表面粗糙度 信號(hào)丟失/上升時(shí)間劣化

玻纖布樣式 眼圖閉合

導(dǎo)通孔參數(shù) 符號(hào)間干擾/誤碼

電鍍 配電問(wèn)題

端接 EMI/EMC 問(wèn)題

表 0.1 ：物理參數(shù)會(huì)對(duì)中間一欄中的電氣參數(shù)產(chǎn)生影響或相

互作用，從而導(dǎo)致最右邊一列中的信號(hào)完整性、電源分布和

EMC 問(wèn)題。高亮的單元格與疊層設(shè)計(jì)決策有直接關(guān)系。

5

“印制電路板制造中

的所有制程都會(huì)影響

信號(hào)質(zhì)量。這就是我

們?cè)谛盘?hào)完整性上花

費(fèi)如此多時(shí)間的原

因——電氣世界和物

理世界在不斷沖突?！?/p>

–Bill Hargin

7

25 年前，在出現(xiàn)信號(hào)完整性軟件的早期，信號(hào)完整性成為主流

設(shè)計(jì)實(shí)踐之前，我就對(duì)所有人說(shuō)，信號(hào)完整性分析應(yīng)該在 PCB 布線

之前進(jìn)行。在當(dāng)時(shí)，這是新的方法，與當(dāng)時(shí)的做法完全不同?，F(xiàn)在所

有人都在這樣做。

如圖 1.1 所示，如今，我建議在完成原理圖后立即進(jìn)行材料選擇。

這時(shí)，你很有可能已經(jīng)知道了設(shè)計(jì)的架構(gòu)、高速元器件和最快的邊緣

速率和比特率是多少，以及最復(fù)雜的 BGA 的外形尺寸和電路板的形

狀。在第 4 章中，我們將會(huì)介紹如何使用這些信息。

在一旦確定了 PCB 材料，并且 PCB 團(tuán)隊(duì)確定了層數(shù)后，您就可

以開(kāi)發(fā)我稱之為“設(shè)計(jì)疊層”工作?！霸O(shè)計(jì)疊層”也是 OEM 硬件團(tuán)

隊(duì)交給 PCB 供應(yīng)商的疊層設(shè)計(jì)，包含阻抗設(shè)計(jì)要求，供應(yīng)商會(huì)基于

要求提供阻抗建議。我們將在接下來(lái)的章節(jié)中詳細(xì)介紹圖 1.1 中的流

第一章

材料的重要性

圖 1.1 ：高速設(shè)計(jì)流程中的疊層設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)疊層

零件選擇

輸入

原理圖

預(yù)布線

分區(qū)

區(qū)域規(guī)劃

放置和布線

布線

板廠 1

板廠 2

板廠 3

多家 PCB

制造商確定

最終疊層

樣機(jī) 測(cè)試

功能測(cè)試

EMI 測(cè)試

Debug

批量生產(chǎn)

每家 PCB 制造 疊層驗(yàn)證和預(yù)布 商都進(jìn)行 NPI

線 SI/PI 分析

材料選擇和預(yù)布

線 SI/PI 分析

疊層規(guī)劃

系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)疊層

零件選擇

輸入

原理圖

預(yù)布線

分區(qū)

區(qū)域規(guī)劃

放置和布線

布線

板廠 1

板廠 2

板廠 3

多家 PCB

制造商確定

最終疊層

樣機(jī) 測(cè)試

功能測(cè)試

EMI 測(cè)試

Debug

批量生產(chǎn)

每家 PCB 制造 疊層驗(yàn)證和預(yù)布 商都進(jìn)行 NPI

線 SI/PI 分析

材料選擇和預(yù)布

線 SI/PI 分析

疊層規(guī)劃

每次更改約 $100 每次更改約 $1,000 每次更改約 $10,000 - $100,000

這里關(guān)注疊層設(shè)計(jì)變更 消除這里成本更高的設(shè)計(jì)更改

8

程。在第 1 章中，我想從宏觀的視角、從 40000 英尺的高度來(lái)介紹

PCB 疊層設(shè)計(jì)的組成部分。

以綠色顯示的疊層是設(shè)計(jì)疊層，需要與以紅色顯示的 PCB 制造

商疊層進(jìn)行來(lái)回交換。這樣的交換意味著 OEM 硬件團(tuán)隊(duì)在積極開(kāi)發(fā)

設(shè)計(jì)疊層，并將其發(fā)送給制造商，然后讓每個(gè) PCB 制造商返回他們

自己的疊層設(shè)計(jì)建議。每個(gè)生產(chǎn)階段（樣機(jī)、小批量和批量）可能會(huì)

有不同的制造商。這時(shí)，您需要對(duì)您與制造商商定的最終疊層進(jìn)行布

線后信號(hào)完整性驗(yàn)證。

這里的要點(diǎn)是您可以在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的前端選擇使用哪些材料。

如果你這樣做了，疊層設(shè)計(jì)過(guò)程的其余部分會(huì)很自然地完成。

在第 5 章中，我會(huì)講解阻抗規(guī)劃，由于制程是基于真實(shí)材料的，

所以阻抗規(guī)劃非常有價(jià)值。

在第 2 章開(kāi)始講解 PCB 材料規(guī)格書(shū)參數(shù)之前，我們有必要先來(lái)

探討 PCB 疊層的組成部分。

芯板、半固化片、層壓板

多層 PCB （疊層）的主要組成部分是銅箔、芯板和半固化片。芯

板，有時(shí)也被稱為層壓板或覆銅層壓板 （CCL） ，通常由固化樹(shù)脂制成，

結(jié)合玻璃纖維材料，并在兩面都覆蓋有銅箔。芯板的兩側(cè)的銅箔可以

是不同的厚度，并且芯板的厚度在層壓過(guò)程中不會(huì)改變。層壓板一般

是 36 × 48 英寸的片材。有時(shí)，PCB 愛(ài)好者將層壓板稱為“C 階”材料。

疊層中芯板與半固化片交替出現(xiàn)，半固化片充當(dāng)膠水，在層壓后

將疊層固定在一起?！鞍牍袒笔恰皹?shù)脂半固化片”的簡(jiǎn)寫(xiě)。半固化

片有時(shí)也被稱為“B 階”，因?yàn)閷訅喊逯圃焐虝?huì)以部分固化狀態(tài)的半固

化片供貨。在層壓過(guò)程中，熱量和壓力會(huì)使樹(shù)脂半固化片流入相鄰銅

箔之間的間隙，從而導(dǎo)致由其固定的銅層之間的半固化片厚度減小。

半固化片以卷的形式交付給 PCB 制造商，并儲(chǔ)存在濕度受控的

冰箱中，以防止樹(shù)脂固化。制造后六個(gè)月還未使用的半固化片卷通常

9

會(huì)被報(bào)廢，因?yàn)?6 個(gè)月后，樹(shù)脂的流動(dòng)將不再可預(yù)測(cè)。出于這個(gè)原因，

PCB 制造商只會(huì)儲(chǔ)存他們認(rèn)為足夠在未來(lái)三到四個(gè)月內(nèi)使用的半固化

片。由于芯板經(jīng)過(guò)了完全固化，并且銅可以防止介電材料直接暴露在

濕氣中，所以芯板的保質(zhì)期更長(zhǎng)。

所使用的芯板和半固化片組合通常來(lái)自各自的材料供應(yīng)商。同一

種材料類(lèi)型通常會(huì)有多種層壓板可供選擇，但可供選擇的半固化片樣

式就會(huì)少很多。原因是半固化片是單層卷材，而芯板可以是單層、雙層，

甚至多達(dá)八層的 7628 玻纖布組成。

玻纖布和樹(shù)脂

PCB 中半固化片和芯板不導(dǎo)電介電層中包含樹(shù)脂和玻璃纖維兩種

材料的組合。樹(shù)脂提供介電功能的同時(shí)還充當(dāng)粘合劑的角色以粘附到

銅箔上，而玻璃纖維負(fù)責(zé)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，就像混凝土中的鋼筋。單獨(dú)

的樹(shù)脂很堅(jiān)硬，但沒(méi)有彈性。添加玻璃纖維能夠加強(qiáng)結(jié)構(gòu)并為樹(shù)脂提

供了彈性的可供粘附的表面。

圖 1.2 ：典型的疊層結(jié)構(gòu)，外面的銅箔是由 PCB 制造商

提供的，半固化片和芯板在疊層中交替出現(xiàn)。

第一層

第二、三層

第四、五層

第六層

銅箔

半固化片

芯板

半固化片

芯板

半固化片

銅箔

10

玻璃纖維，也稱為“電子級(jí)玻璃纖維布”或簡(jiǎn)稱“玻纖布”，是

由二氧化硅材料的半透明長(zhǎng)纖維制成的。根據(jù)玻纖布的不同，玻璃

紗或纖維束的密度和厚度也會(huì)有所差異，在 IPC-4412B“印制板用處理

‘E’玻璃纖維布規(guī)范”中有詳細(xì)記錄。

市售的 PCB 層壓板通常會(huì)按其樹(shù)脂體系來(lái)命名。最初，PCB 所使

用的樹(shù)脂是一種粘稠的灰白色粘性液體，在室溫下會(huì)緩慢固化，但在

層壓時(shí)的極端高溫和壓力下會(huì)迅速固化。通常會(huì)添加填料來(lái)改變材料

的熱膨脹系數(shù) （CTE） 、介電常數(shù) （Dk） 和介電損耗 （Df） 。（我們將

在下一章中詳細(xì)探討 Dk 和 Df）

雖然有很多已知化學(xué)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂體系可供選擇，但這些樹(shù)脂體系

的實(shí)際化學(xué)材料和生產(chǎn)方法是嚴(yán)格保密的商業(yè)機(jī)密。

下面列出了最常見(jiàn)的樹(shù)脂材料類(lèi)型。該列表根據(jù)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

（Tg） 進(jìn)行排序。Tg 值將在第 2 章中介紹。

? FR-4

最常見(jiàn)、最容易制造，因此成本最低的樹(shù)脂體系是環(huán)氧基 FR-4。

FR 其實(shí)指的是 UL 阻燃等級(jí)，而不是材料類(lèi)型。然而，自 PCB 出現(xiàn)

以來(lái)，該術(shù)語(yǔ)廣泛用于表示疊層材料的一種樹(shù)脂體系。標(biāo)準(zhǔn) FR-4 材

料的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、易于獲取且易于加工。高 Tg FR-4 最常見(jiàn)于高

層數(shù) PCB 中。

? 雙馬來(lái)酰亞胺 - 三嗪 （BT）

BT 樹(shù)脂是一種中端解決方案，比 FR-4 稍貴，加工起來(lái)也更加困

難。它具有較高的 Tg 值，更難鉆孔，PCB 制造商需要更換鉆頭的次

數(shù)更多，并且在鉆孔過(guò)程中需要仔細(xì)優(yōu)化以確?？妆谫|(zhì)量。

? 氰酸酯樹(shù)脂 （CE）

CE 樹(shù)脂是另一種中端材料，比 FR-4 貴，但比其他解決方案便宜。

CE 更容易吸水，從而導(dǎo)致?lián)p耗和分層問(wèn)題。改性氰酸酯環(huán)氧樹(shù)脂具

有更佳的吸水性。最著名的 CE 層壓板是 AGC-Nelco N4000-13。另

11

一種基于 CE 的材料是 TUC 的 TU-872LK。

? 聚苯醚 （PPE）

由于其損耗特性，PPE 主要用于高速應(yīng)用。PPE 的材料比標(biāo)準(zhǔn)

FR-4 更昂貴。松下的 Megtron 6 是最先進(jìn)入 PPE 領(lǐng)域的，如今已經(jīng)

有大量基于 PPE 的材料。

? 聚四氟乙烯 （PTFE）

PTFE 層 壓 板 具 有 超 低 損 耗、 高 Tg 和 低 吸 水 率。Rogers 和

Taconic 有很多此類(lèi)材料可供選擇，在需要低損耗且可以接受高成本

的軍用航空航天應(yīng)用和天線應(yīng)用中大量采用。

? 專(zhuān)有樹(shù)脂

專(zhuān)有樹(shù)脂體系可能是上述選項(xiàng)的組合。

? 聚酰亞胺

聚酰亞胺是如今第二常用的樹(shù)脂體系，因?yàn)樗哂凶罡叩?Tg 值、

非?？煽坎⑶揖哂袚闲浴Ｈ欢?，聚酰亞胺存在吸水問(wèn)題，需要將其烘

烤干燥并用三防漆密封。這使得制造更加困難和昂貴。

圖 1.3 ：在指定頻率下測(cè)得的 FR408HR Dk 和 Df 值。

樹(shù)脂含量 %

12

玻纖布與樹(shù)脂的關(guān)系

特定材料的介電特性與這兩種材料的比例直接相關(guān)，它通常被稱

為材料樹(shù)脂含量，通常以百分比為單位，標(biāo)識(shí)樹(shù)脂所占的百分比。如

圖 1.3 所示，同一層壓板系統(tǒng)中樹(shù)脂含量提高會(huì)使介電常數(shù)（Dk，將

在第 2 章中介紹）降低，同時(shí)損耗角正切 （Df） 也會(huì)提高。因此，在

計(jì)算阻抗（第 5 章）或損耗（第 3 章）時(shí)，必須獲得準(zhǔn)確的樹(shù)脂含量。

雖然我們?cè)谟懻摌?shù)脂含量百分比，但我要說(shuō)明的一點(diǎn)是，應(yīng)該在

半固化片中使用盡可能多的樹(shù)脂以確保樹(shù)脂的流動(dòng)性，填滿信號(hào)層中

的所有角落和縫隙，不應(yīng)該由于較高的 Df 值可能會(huì)造成損耗而使用

盡可能少的樹(shù)脂。

IPC 的 PCB 材料標(biāo)準(zhǔn)

IPC 有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于剛性多層印制電路板基材的。這些標(biāo)準(zhǔn)包

括 ：

? IPC-4101 剛性及多層印制板 基材規(guī)范

? IPC-4121 為多層印刷線路板應(yīng)用選擇芯板結(jié)構(gòu)指南

? IPC-4412 印制板用處理“E”玻璃纖維布規(guī)范

? IPC-4562 用于印制板應(yīng)用的金屬箔

本書(shū)的重點(diǎn)不包括對(duì)這些規(guī)范的詳細(xì)探討，但是在本章的結(jié)尾，

我將對(duì) IPC-4101 進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。IPC-4101 是包括 66 種材料的“Slash

Sheet”規(guī)格表，參考表 1.1 中的第一行，然后可以根據(jù)性能規(guī)格來(lái)

查找對(duì)應(yīng)的材料并進(jìn)行微調(diào)。對(duì)于撓性 PCB，請(qǐng)參閱 IPC-4202B。找

到您的應(yīng)用領(lǐng)域的 Slash Sheet 并熟悉它們非常很有幫助，這樣就可

以輕松地將制造商的規(guī)格書(shū)與規(guī)范中列出的化學(xué)特性進(jìn)行比較。

IPC-4101 的 Slash Sheet 中所包含的信息量可能令人望而生畏，

但我認(rèn)為每個(gè)設(shè)計(jì) PCB 疊層以及使用或選擇材料的人都應(yīng)該了解這

一標(biāo)準(zhǔn)。這使您能夠在層壓規(guī)格書(shū)中遇到 Slash Sheet 時(shí)，知道如何

查找。我們將在下一章中詳細(xì)介紹。

13

樹(shù)脂體系 4101/99 4101/101 4101/121 4101/124 4101/126 4101/129

主要成分 環(huán)氧樹(shù)脂 雙官能環(huán)氧樹(shù)

脂

雙官能環(huán)氧樹(shù)

脂 環(huán)氧樹(shù)脂 環(huán)氧樹(shù)脂 環(huán)氧樹(shù)脂

次要成分 1 多功能環(huán)氧樹(shù)脂 多功能環(huán)氧樹(shù)脂 多功能環(huán)氧樹(shù)脂 多功能環(huán)氧樹(shù)脂 多功能環(huán)氧樹(shù)脂 多功能環(huán)氧樹(shù)脂

次要成分 2 改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

改性或非環(huán)氧

（最大 5%）

填充劑 包含無(wú)機(jī)物 包含無(wú)機(jī)物 不適用 不適用 包含無(wú)機(jī)物 不適用

熱性能

Tg (o

C) 150 110 110 150 170 170

Td (o

C) 325 310 310 325 340 340

Z 軸 CTE

Alpha 1 (max) 60 60 60 60 60 60

Alpha 2 (max) 300 300 300 300 300 300

50 o

C-260 o

C 3.5% 4% 4% 3.5% 3% 3%

T260 (min) 30 30 30 30 30 30

T288 (min) 10 5 5 10 15 15

Frequency

(GHz)

Data Rates

(Gb/s)

Unit Interval

(pSec)

Quarter UI

(pSec)

PCIe 3.0 4 8 125 31

PCI3 4.0 8 16 63 16

PCIe 5.0 16 32 31 8

DF Range Loss Category

≥ 0.021 High loss

0.016 – 0.020 Standard loss

0.011 – 0.015 Mid loss

0.006 – 0.010 Low loss

0.005 – 0.0025 Ultra-low loss

≤ 0.0025 Extremely-low loss

“我建議在完成原理圖后立

即進(jìn)行材料選擇。這時(shí)， 你

很有可能已經(jīng)知道了設(shè)計(jì)的

架構(gòu)、高速元器件和最快的

邊緣速率和比特率是多少，

以及最復(fù)雜的 BGA 的外形尺

寸和電路板的形狀?！?/p>

–Bill Hargin

表 1.1 ：IPC-4101 Slash Sheet 的例子。

14

15

第二章

了解材料規(guī)格書(shū)

當(dāng)我剛開(kāi)始進(jìn)行高速 PCB 設(shè)計(jì)工作時(shí)， 市場(chǎng)上可能有 20 種

左 右 的 層 壓 板 材 料， 如 果 是 進(jìn) 行 高 速 數(shù) 字 設(shè) 計(jì)， 很 可 能 會(huì) 使 用

Nelco 的 N4000-13 或 N4000-13 SI 材料。如今有成百上千種選

擇， 了解它們的參數(shù)的區(qū)別非常重要， 通常可以在層壓板材料制

造商各個(gè)樹(shù)脂體系的規(guī)格書(shū)中找到這些參數(shù)。如果您想為產(chǎn)品選

擇最佳的層壓板和電介質(zhì)材料組合， 就需要知道這些數(shù)據(jù)的含義

以及如何理解。材料性能的提高必定會(huì)使成本提高。本章將會(huì)介

紹一些重要的層壓板參數(shù)， 從而幫助您像在餐廳點(diǎn)菜一樣輕松閱

讀層壓板材料規(guī)格書(shū)。

一些制造商的規(guī)格書(shū)的結(jié)構(gòu)可能會(huì)更加清晰，但多數(shù)情況下，這

些規(guī)格書(shū)都會(huì)以類(lèi)似的方式展示數(shù)據(jù)。如圖 2.1 所示，材料規(guī)格書(shū)中

提供的值通?？煞譃橐韵氯?lèi) ：熱性能、電氣性能和機(jī)械性能參數(shù)。

材料是電路板設(shè)計(jì)的支柱，我們都需要變得更加精明，除了要權(quán)衡機(jī)

械性能和控制成本之外，更重要的是了解電氣性能。

熱參數(shù)包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （Tg） 和測(cè)試方法、分層時(shí)間 （Td）

和熱膨脹系數(shù) （CTE） 。

關(guān)鍵電氣參數(shù)包括介電常數(shù) （Dk） ，也稱為相對(duì)介電常數(shù) （εr） ，

以及介電損耗 （Df） ，也稱為損耗角正切 （tan δ） 。

對(duì)于機(jī)械參數(shù)而言，規(guī)格書(shū)的詳細(xì)程度因制造商而異。大多數(shù)會(huì)

包括剝離強(qiáng)度和吸水率。

16

圖 2.1 ：突出顯示三個(gè)區(qū)域的規(guī)格書(shū)示例 ：紅色為熱性能參數(shù)，綠色為電

氣性能參數(shù)，藍(lán)色為機(jī)械性能參數(shù)。（來(lái)源 ：Isola FR408HR 規(guī)格書(shū)）

熱參數(shù)（Tg、Td、z-CTE、xy-CTE）

PCB 層壓板的熱性能參數(shù)很重要，因?yàn)?PCB 在組裝和返工期間

會(huì)被加熱數(shù)次，同時(shí)還要注意每個(gè)設(shè)計(jì)的厚度。較厚的設(shè)計(jì)對(duì)焊接溫

度更敏感，因?yàn)?Z 向應(yīng)力會(huì)不斷疊加，并且可能失效的點(diǎn)更多。

在“關(guān)于限制在電子電氣設(shè)備中使用某些有害成分的指令” （RoHS）

在生效之前，熔點(diǎn)為 185℃ 的鉛錫焊料在 PCB 組裝中大量使用。如

今的無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)為 225℃，比鉛錫焊料高出 40℃。因此，裝配

17

或返工期間的溫度可能會(huì)超過(guò) 260℃ 數(shù)次。

線性熱膨脹系數(shù) α 指的是材料隨著溫度的升高而膨脹的程度。

銅的 CTE 為 16.6 ppm / ℃。導(dǎo)通孔在暴露于較高溫度時(shí)會(huì)以這種速

度膨脹。層壓板在 XY 方向上的膨脹相當(dāng)接近于此數(shù)值，但在 Z 方向

上會(huì)高不少。

圖 2.2 展示了 α1 是材料在 Tg 以下的 Z 軸膨脹，而 α2 是在 Tg

以上的 Z 軸膨脹。盡管不同的材料可能會(huì)有所差異，但典型的玻纖

布環(huán)氧樹(shù)脂材料在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （Tg） 之前的 z-CTE 值大約為 50

ppm / ℃ ；超過(guò) Tg 溫度后大致是 250 ppm / ℃。這種膨脹會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)

通孔在樹(shù)脂和銅邊界處開(kāi)裂或分層。在比較材料的熱性能時(shí)，無(wú)論玻

璃化轉(zhuǎn)變溫度是多少，α2 膨脹的高低可能會(huì)產(chǎn)生巨大的差異。另一個(gè)

參數(shù) Z 軸膨脹百分比 （50–260 ℃） 同時(shí)將所有三個(gè)參數(shù) alpha1、Tg

和 alpha2 都考慮在內(nèi)了。對(duì)于玻纖布環(huán)氧樹(shù)脂材料，典型的 Z 軸膨

脹百分比的范圍為 1.3 % 至 3.5 %。

圖 2.2 ：從 50 ℃ 到 260 ℃ 的 Z 軸熱膨脹

尺

寸

變

化

%

溫度 ℃

A 材料

B 材料

C 材料

18

對(duì)于較厚的電路板，最好選擇玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高且 z-CTE 相

對(duì)較低的材料。在使用更薄的板設(shè)計(jì)疊層時(shí)，選擇中 Tg 材料可以節(jié)

省大約 25% 以上的材料成本，這在大批量生產(chǎn)中尤為重要。

在規(guī)格書(shū)中，Tg 通常表示為 DMA、DSC 或 TMA。這些簡(jiǎn)寫(xiě)使得理

解有點(diǎn)困難，這里我會(huì)詳細(xì)講解一下。 DMA 指的是動(dòng)態(tài)機(jī)械分析（IPC

TM-650，方法 2.4.24.2），使用損耗角正切的峰值溫度。DSC 指的是

差示掃描量熱法 （IPC TM-650, 2.4.24.3） ，該方法是測(cè)量流入待測(cè)樣

品的熱量。 TMA 指的是熱機(jī)械分析 （IPC-TM-650, 2.4.24） ，本方法測(cè)

量樣品高度隨溫度的變化，其中 Tg 是 CTE 斜率開(kāi)始增加的溫度。

我記住這些縮寫(xiě)的方法是把

它們按字母順序排列，DMA 往往高

于 DSC， 而 DSC 通常高于 TMA，

跟字母排序相同。當(dāng)幾個(gè)數(shù)值都有

時(shí)， 我更喜歡使用 DSC 值， 因?yàn)?/p>

它通常是在中間的。

另一個(gè)常用參數(shù)是分解溫度

（Td） ，這個(gè)參數(shù)需要通過(guò)熱重分

析 （TGA） 來(lái)測(cè)量重量損耗 5% 時(shí)

的溫度。事實(shí)上，一切層壓板的分

解都是不可逆的， 并可能導(dǎo)致多

種失效模式，包括常被稱為“分層”

的情況。當(dāng)超過(guò) Td 時(shí)，化學(xué)鍵的斷裂會(huì)導(dǎo)致材料的不可逆分解和損

壞，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的分層風(fēng)險(xiǎn)。在 RoHS 實(shí)施之前常用的老式雙氰胺

固化材料的分解溫度約為 310℃，如今的酚醛固化材料的分解溫度約

為 380℃，而增強(qiáng)型材料的分解溫度高達(dá) 400℃（圖 2.3）。

包括 T266 和 T280 的其他熱參數(shù)表示在這些溫度下發(fā)生分層所

我記住這些縮寫(xiě)的方法

是把它們按字母順序排

列，DMA 往往高于 DSC，

而 DSC 通常高于 TMA，

跟字母排序相同。

19

圖 2.3 ：典型分解溫度 （Td） 。鉛錫組裝溫度范圍為

210–245℃。無(wú)鉛組裝溫度范圍為 240–270℃。

需的時(shí)間，通過(guò) TMA 方法測(cè)量。當(dāng)超過(guò)分解時(shí)間時(shí)，由于化學(xué)鍵斷

裂，材料會(huì)發(fā)生不可逆的分解和損壞。失效一般會(huì)發(fā)生在樹(shù)脂與銅、

樹(shù)脂與增強(qiáng)材料和樹(shù)脂與氧化物的邊界之間。

電氣參數(shù)（介電常數(shù) Dk、介電損耗 Df）

Dk 表示材料相對(duì)于真空的電容值，是阻抗關(guān)系中的分母。典型

玻纖布環(huán)氧樹(shù)脂體系的 Dk 值范圍為 2.9 至 4.5。PTFE 基材料的 Dk 可

低至 1.9。Dk 隨頻率和樹(shù)脂含量的提高而降低。（玻纖布的 Dk 顯著高

于樹(shù)脂。）

Df 參數(shù)表示高速信號(hào)加熱周?chē)娊橘|(zhì)而損耗的相對(duì)能量。Df 值的

范圍從超低損耗層壓板的 0.001 到高損耗層壓板的大于 0.020 都有。

各種材料類(lèi)型的 Dk 和 Df 之間的關(guān)系如圖 2.4 所示。雖然大家都

更加關(guān)注層壓板的 Df 值，但了解 Dk 值后會(huì)發(fā)現(xiàn)它也同樣重要。較

溫度 ℃

重

量

%

普通 FR-4

增強(qiáng) FR-4

典型含鉛

組裝溫度

無(wú)鉛組裝

溫度

20

低的 Dk 意味著更薄的電介質(zhì)、更少的串?dāng)_和更低的總板厚度，但通

常成本只是略微提高。對(duì)于相同的材料而言，Df 值會(huì)隨著樹(shù)脂含量和

頻率的提高而提高。

與高爾夫球的分?jǐn)?shù)一樣，介電常數(shù)和介電損耗越低越好，同時(shí)

也會(huì)更昂貴。一些專(zhuān)業(yè)的 OEM 和制造商傾向于將層壓板分為六個(gè)大

的 Df 分組，基于 10 GHz 下 Df 的測(cè)量值。我們將在下一章中進(jìn)一步

探討 Df 和介電損耗。

如果您知道了目標(biāo)材料所在的損耗分組和線路板的目標(biāo)厚度，就

能夠大大縮小可選的材料范圍。這樣就已經(jīng)領(lǐng)先于很多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，他

圖 2.4 ：Df 和 Dk 的關(guān)系。

?.? ?.? ?.? ?.? ?.? ?.? ?.? ?.?

Dk

Df

?.?

?.??

?.???

?.????

低DK材料的

損耗低、 價(jià)格高

FR?玻纖

PI環(huán)氧樹(shù)脂玻纖

CE玻纖 BT環(huán)氧樹(shù)脂玻纖

聚丙烯

聚苯乙烯

熔融石英

聚乙烯

聚四氟乙烯玻纖

聚四氟乙烯

21

們只會(huì)把設(shè)計(jì)扔給板廠，讓板廠來(lái)提出建議。

機(jī)械參數(shù)

材料規(guī)格書(shū)中所包含的機(jī)械參數(shù)多少因制造商而異。有些制造商

提供的機(jī)械參數(shù)包括剝離強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、吸濕性、導(dǎo)熱性、楊氏模

量和泊松比。決定哪些值對(duì)您的設(shè)計(jì)很重要的因素將取決于場(chǎng)景。

彎曲強(qiáng)度、楊氏模量和剝離強(qiáng)度是材料在各種測(cè)試條件下的強(qiáng)度

測(cè)量值。大多數(shù)材料規(guī)格書(shū)至少會(huì)包括剝離強(qiáng)度和吸水率。

由于多種因素的影響，包括周?chē)h(huán)境或工藝溫度的變化、制造過(guò)

程中材料的暴露時(shí)間、濕法 PCB 制造工藝的影響、儲(chǔ)存條件、層厚

度、包裝、樹(shù)脂類(lèi)型和樹(shù)脂含量等，層壓板會(huì)吸收水分。

無(wú)論水分是怎么來(lái)的，在層壓之后，銅層都會(huì)起到防水層的作

用，這可能會(huì)導(dǎo)致在焊接制程中內(nèi)部蒸汽壓力積聚的地方出現(xiàn)分層。

此外，由于水分子是對(duì)稱的，它們的存在會(huì)增加材料的實(shí)際 Df 值以

及相關(guān)的介電損耗。玻纖布環(huán)氧樹(shù)脂體系的吸水率通常在 0.05% 到

0.30% 之間，更好的材料會(huì)低于 0.20%。聚酰亞胺體系的吸水率約

為 0.35%，因此，使用聚酰亞胺的電路板通常需要烘烤并用三防漆

密封。

剝離強(qiáng)度表征的是材料中的樹(shù)脂對(duì)銅的粘附力。測(cè)量值以磅力每

英寸 （lbf/in） 或牛頓每米 （N/m） 為單位，在材料暴露于高溫和特定

化學(xué)品后進(jìn)行測(cè)試?？赡軙?huì)列出多個(gè)值，包含不同的測(cè)試條件和不同

的銅厚的測(cè)試結(jié)果。數(shù)值范圍為 3–10 磅 / 英寸，剝離強(qiáng)度通常約為

6–8 磅 / 英寸。

在第 3 章中，我們將深入探討介電材料的損耗因子及其對(duì)損耗的

影響。

23

第三章

降低損耗

在本章中，我們將討論與疊層相關(guān)的信號(hào)損耗，以及如何為特定

應(yīng)用選擇最佳層壓板材料，并同時(shí)避免欠設(shè)計(jì)或過(guò)度設(shè)計(jì)的過(guò)程。

由于如今的高速 PCB 應(yīng)用中更快的上升時(shí)間，傳輸線的損耗效

應(yīng)會(huì)極大地影響信號(hào)質(zhì)量。如圖 3.1 所示，在較高頻率下，損耗和上

升時(shí)間衰減跟走線互連長(zhǎng)度有直接關(guān)系。

需要考慮兩個(gè)重要的導(dǎo)致信號(hào)能量損耗的機(jī)制 ：介電損耗以及由

“趨膚效應(yīng)”和銅箔粗糙度引起的導(dǎo)體損耗。

圖 3.1 ：10-40 英寸線路上無(wú)損互連（橙色）和有損

電介質(zhì)的上升時(shí)間衰減和衰減（損耗）。

時(shí)間

Voltage

?? - in. Lossy

?? - in. Lossy

?? - in. Lossy

Lossless

衰減

上升時(shí)間衰減

時(shí)間

電

壓

無(wú)損

20 英寸損耗

40 英寸損耗

10 英寸損耗

24

介電損耗

介電損耗會(huì)隨著頻率

和材料的損耗角正切或介電

損耗因數(shù) （Df） 的提高而提

高。標(biāo)準(zhǔn) FR-4 材料屬于高

損 耗 類(lèi) 別， 損 耗 角 正 切 為

0.02–0.03。 損 耗 較 低 的 材

料價(jià)格相應(yīng)更高，目前一些超低損耗和極低損耗材料的高端層壓板的

Df 值低于 0.0025，如表 3.1 所示。

“趨膚效應(yīng)”引起的導(dǎo)體損耗

在 DC 和數(shù) MHz 的頻率時(shí)，走線中的電流會(huì)流過(guò)導(dǎo)體的整個(gè)橫

截面積。在較高頻率下，電流會(huì)沿著導(dǎo)體的表面?zhèn)鬏?，而不是均勻?/p>

流過(guò)整個(gè)橫截面。其結(jié)果是互連線路的有效橫截面積減小，信號(hào)的串

聯(lián)電阻和返回導(dǎo)體路徑會(huì)隨著頻率均方根的增加而增加。

銅箔粗糙度引起的導(dǎo)體損耗

由于對(duì)高頻損耗的影響，信號(hào)層上的銅箔表面形貌（粗糙度）變

得越來(lái)越重要。例如，在 5 GHz （約 10 Gb/s） 下，10 英寸的線路從極

粗糙（Rz = 8.5 μm）到極光滑（Rz = 1 μm）的損耗變化高達(dá) 2 dB。

頻率越高導(dǎo)致的損耗差距越大，光滑且更昂貴的銅已經(jīng)成為了減少互

連損耗的關(guān)鍵武器。

眼圖和眼圖模板

示波器眼圖可以顯示互連的位轉(zhuǎn)換是否可以被接受。合格 / 不合

格的標(biāo)準(zhǔn)通常由眼圖模板確定，例如圖 3.2 中的藍(lán)色六邊形。符合不

同 SERDES 規(guī)范的眼圖模板定義了不應(yīng)出現(xiàn)位轉(zhuǎn)換的最小和最大禁

表 3.1 ：Df 范圍與損耗組。

df 范圍 損耗分組

高損耗

標(biāo)準(zhǔn)損耗

中等損耗

低損耗

超低損耗

極低損耗

25

圖 3.2 ：西門(mén)子 HyperLynx 軟件中的 Intel PCI Express 5.0 眼圖模板。

止區(qū)域，以便接收器正確理解發(fā)送端的意圖。

管理各種會(huì)造成損耗的因素是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程。圖 3.3 展示

了兩個(gè)眼圖。紅色的眼圖表示欠設(shè)計(jì)，應(yīng)該選擇更佳的層壓板材料并

更注意損耗問(wèn)題。黃色眼圖是相同的互連，選用的層壓板材料更好，

圖 3.3 ：欠設(shè)計(jì)（紅色）和設(shè)計(jì)過(guò)度（黃色）的眼圖。

26

但裕量有一些過(guò)大。對(duì)于更昂貴的系統(tǒng)而言，可以使用發(fā)送端預(yù)加重

或接收端均衡等控制損耗的技術(shù)。它們得成本和功耗都更高。在控制

互連損耗的所有方法中，對(duì)層壓板材料進(jìn)行優(yōu)化是成本最低的。

我推薦的損耗和材料規(guī)劃方法

在我講授疊層設(shè)計(jì)的研討會(huì)上，有時(shí)有人會(huì)問(wèn)我 ：“最好的低損

耗層壓板材料是哪種？ ” 我會(huì)推薦我的規(guī)劃方法來(lái)回應(yīng)這個(gè)問(wèn)題，接

下來(lái)將會(huì)簡(jiǎn)要介紹這種方法。

這個(gè)問(wèn)題的答案取決于產(chǎn)品的互連標(biāo)準(zhǔn)、衰減預(yù)算、目標(biāo)互連

長(zhǎng)度、電路板的制造商以及預(yù)算。許多參數(shù)會(huì)影響損耗 ：頻率、銅厚、

樹(shù)脂體系、玻纖布類(lèi)型、電介質(zhì)厚度、走線寬度、銅箔粗糙度和板廠

制程。

接下來(lái)，我將通過(guò)一個(gè)例子來(lái)闡明這種方法。我所開(kāi)發(fā)的軟件

Z-planner Enterprise 可以用于縮小選擇范圍。Z-planner Enterprise

是一個(gè)全面的、基于場(chǎng)求解器的疊層規(guī)劃工具，包含在西門(mén)子 EDA

解決方案中。

假設(shè)我們的目標(biāo)是 0.5 盎司銅、15 英寸帶狀線、5 GHz 頻率的條件

下互連的總損耗為 5 dB。在本例中我們會(huì)忽略通孔，只考慮層壓板

結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這可能需要 Megtron 6 范圍的材料，但我們

不想成本這么高，所以我們從損耗角正切 （Df） 為 0.010 開(kāi)始，這是

上一代互連所使用的低損耗材料。

圖 3.4 展示的是一些計(jì)算結(jié)果，但這些結(jié)果需要進(jìn)一步說(shuō)明。藍(lán)

線代表總損耗，它是所有損耗的總和。橙色線是導(dǎo)體（銅）損耗，它

是趨膚效應(yīng)損耗（紅色）和銅箔粗糙度（品紅色）損耗的總和。圖中

展示了以 dB 為單位的每英寸損耗，互連總損耗為 8.82 dB，遠(yuǎn)高于

我們的目標(biāo) 5.0 dB。這一假設(shè)的層壓板的芯板側(cè)粗糙度峰間平均 Rz

粗糙度為 5.0 μm。這相當(dāng)于 RTF 反轉(zhuǎn)電解銅箔。

27

圖 3.4：初始帶狀線配置 Df=0.010，總損耗為 8.82 dB。

（圖片來(lái)自 Z-planner Enterprise 軟件）

接下來(lái)我們來(lái)看放大的插入損

耗框，如圖 3.5 所示。最嚴(yán)重的兩

項(xiàng)是趨膚效應(yīng)損耗和介電損耗，均

為 0.24 dB/in。可 以 通 過(guò) 降 低 Df

值將介電損耗減少一半。將 Df 更

改為 0.005 會(huì)使介電損耗降低到

0.12 dB/in?？倱p耗略高于 7.0 dB，

這是一個(gè)顯著的改進(jìn)。圖 3.5 還展示了 0.11 dB/in 的銅箔粗糙度損

圖 3.5：插入損耗 （圖 3.4 放大）。

圖 3.6 ：更改為 VLP2 超低輪廓 2 μm 銅箔使得總互連損耗降低至 5.92

dB，更接近 5 dB 目標(biāo)。（圖片來(lái)自 Z-Planner Enterprise 軟件）

28

耗，它跟新的介電損耗所帶來(lái)的改善很接近。

默認(rèn)情況下 0.005 Df 范圍內(nèi)的材料通常會(huì)帶有能夠降低損耗

的更光滑的銅箔，一般作為可選項(xiàng)提供。如果使用 VLP2（超低輪廓

2 μm）銅箔會(huì)怎樣？ 圖 3.6 展示了這個(gè)變化和互連總損耗，現(xiàn)在為

5.92 dB，更接近我們的目標(biāo)。

現(xiàn)在總插入損耗為 0.39 dB/in。為了實(shí)現(xiàn)我們 5 dB 的目標(biāo)，下

一步是創(chuàng)建布線規(guī)則，將原來(lái)的 15 英寸減少到 12 英寸。然后總損

耗變?yōu)?4.74 dB。我們確定了層壓板系統(tǒng)的 Df 目標(biāo)、選擇了銅箔粗

糙度并創(chuàng)建了布線規(guī)則。

通過(guò)這種方法，我們能夠在 PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程的早期就解決很多問(wèn)

題。接下來(lái)，我們就可以開(kāi)始尋找符合這些參數(shù)的材料。兩個(gè)比較好

的開(kāi)始搜索的地方是您的 PCB 制造商和層壓板材料供應(yīng)商的規(guī)格書(shū)。

圖 3.7 ：根據(jù)供應(yīng)商公布的 5 GHz 頻率數(shù)據(jù)，有幾種材料符

合條件。（圖片來(lái)自 Z-planner Enterprise 軟件）

29

圖 3.7 展示了幾種可能符合條件的材料，這些材料基于供應(yīng)商公布的

5 GHz 頻率的 Df 數(shù)值。

如果您可以像這樣在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期就確定采用哪種材料，就可

以避免樣機(jī)制造時(shí)出現(xiàn)的各種意外或過(guò)度設(shè)計(jì)，為不必要的過(guò)剩性能

支付更高的費(fèi)用。盡早做出這些選擇還意味著您可以避免因?yàn)閷訅喊?/p>

材料交期過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致樣機(jī)制造或生產(chǎn)周期延遲。

與生活中很多其他事情一樣，提前做好計(jì)劃可以讓您有更多的選

項(xiàng)和更少的意外。您可以把計(jì)劃使用的實(shí)際層壓系統(tǒng)的 Dk 和 Df 數(shù)

據(jù)輸入昂貴的信號(hào)完整性軟件。此外，計(jì)劃還可以使新產(chǎn)品導(dǎo)入 （NPI）

更準(zhǔn)時(shí)，同時(shí)減輕 PCB 供應(yīng)商的一些壓力。如果能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程的

早期就確定 PCB 疊層最適合的材料，那么每個(gè)人都將是贏家。

31

第四章

材料鑒定與選擇

在上一章中，我介紹了如何根據(jù)損耗要求進(jìn)行材料選擇。在本章

中，我們將進(jìn)一步探討如何鑒定材料以及為特定的最終應(yīng)用做出選擇。

材料鑒定

經(jīng)驗(yàn)豐富的制造商會(huì)告訴您他們的層壓板材料適用的單板厚

度范圍。在第一章中，我們了解了如何按照電路板厚度來(lái)選擇玻璃

化轉(zhuǎn)變溫度。但并非所有 170℃ 材料都適用于 93 至 130 mil 的電

路板厚度。雖然高 Tg 材料不易分層，但還應(yīng)考慮 z-CTE 值，包括

50–260℃ 的 Z 軸膨脹百分比。在第二章中詳細(xì)描述的這些參數(shù)應(yīng)

該用于首輪對(duì)比，而除了規(guī)格書(shū)中的參數(shù)外，在用于高層數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，

每種材料的相對(duì)性能仍然可能存在差異。

隨著層數(shù)和電路板厚度的增加，熱應(yīng)力會(huì)累積，導(dǎo)通孔孔壁鍍

層所承受的應(yīng)力越大，并且會(huì)提高在樹(shù)脂和銅邊界處分層的風(fēng)險(xiǎn)。

這不是一個(gè)絕對(duì)的規(guī)則，但 16 層似乎是一個(gè)比較明顯的分界線，

一些材料在 16 層以內(nèi)表現(xiàn)良好，但超出 16 層就會(huì)出現(xiàn)失效。超過(guò)

16 層后，在進(jìn)行系統(tǒng)的材料可靠性測(cè)試之前無(wú)法獲知材料的性能。

可以使用能夠代表該設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品的可靠性測(cè)試結(jié)果來(lái)

創(chuàng)建可選材料清單，PCB 制造商也有可能會(huì)分享類(lèi)似的測(cè)試結(jié)果。

必須仔細(xì)評(píng)估電路板的厚度、層數(shù)和 BGA 間距，以確保測(cè)試結(jié)果

能夠代表您的電路板設(shè)計(jì)。

32

選擇層壓材料系統(tǒng)

如圖 4.1 所示，第一章和第二章涵蓋了電介質(zhì)選擇中的許多物理屬

性，而第三章則讓您了解如何確定損耗預(yù)算?，F(xiàn)在，我們可以綜合考慮

這些因素，開(kāi)始為您的主要和次要材料做出平衡價(jià)格與性能的選擇。

典型的需要考慮的屬性包括 ：

? 線路板厚度

? Df 和 Dk 值（第三章）

? 玻纖編織效應(yīng)控制（第六章）

? 高溫要求

? x/y CTE 要求

? 無(wú)鹵要求

? UL 認(rèn)證

在疊層規(guī)劃和尋找替代材料時(shí)，如果擁有一個(gè)功能強(qiáng)大介電材料

數(shù)據(jù)庫(kù)必定能事半功倍。

成本與性能

我想重申一下，我們不是在尋找一種適用于所有設(shè)計(jì)的材料。應(yīng)

圖 4.1 ：Z-planner Enterprise 所繪制的雷達(dá)圖使您能夠快速

對(duì)比材料屬性，根據(jù)不同的要求比較不同的材料。

33

該為您的設(shè)計(jì)尋找的是價(jià)格合理、可替換并且可靠的材料。即使成本

差異只是幾美分，但在大批量生產(chǎn)中也會(huì)累計(jì)起來(lái)。

圖 4.2 是根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的成本和性能的關(guān)系。每種層壓

板的具體定價(jià)都是由層壓板供應(yīng)商和 PCB 制造商協(xié)商確定的，它不

僅跟材料損耗有關(guān)，還跟材料的出貨量和其他的材料性能增強(qiáng)有關(guān)。

用于選擇層壓板的 UL 過(guò)濾器

美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室 （UL） 的測(cè)試涉及許多方面，包括可燃性等級(jí)、

平均工作溫度和 CTI 指數(shù)。要在產(chǎn)品上加入 UL 標(biāo)志，您需要與經(jīng)過(guò)

UL 認(rèn)證的能供應(yīng)您需要的層壓板材料的工廠合作。這很重要，因?yàn)?/p>

制造商只會(huì)為未來(lái)可能批量生產(chǎn)的層壓板獲取 UL 認(rèn)證。層壓板供應(yīng)

商需要長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月和大約 10000 美元才能獲得材料的 UL 認(rèn)證。如果

您選擇了該清單之外的材料并為其申請(qǐng) UL 認(rèn)證，那么必然會(huì)產(chǎn)生額

外的成本和等待時(shí)間。

圖 4.2 ：高 Tg 材料的成本。

低損耗 低成本

價(jià)格

標(biāo)準(zhǔn)損耗

中等損耗

中低損耗

低損耗

超低損耗

34

不幸的是，沒(méi)有任何一個(gè)在線數(shù)據(jù)庫(kù)可以顯示哪些制造商擁有哪

些經(jīng)過(guò) UL 認(rèn)證的材料。必須查看他們的 UL 文件或詢問(wèn)。通常，他

們將此作為銷(xiāo)售的機(jī)會(huì)。當(dāng)層壓板供應(yīng)商開(kāi)發(fā)出一種新材料時(shí)，他們

必須自己對(duì)該材料進(jìn)行 UL 認(rèn)證。然后當(dāng)板廠得到這些新層壓板時(shí)，

板廠還需要再進(jìn)行一次 UL 認(rèn)證。

如第二章所述，較厚的電路板需要較高的 Tg 值。原因是層壓板

（和疊層）的 z 軸熱膨脹在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)急劇上升。根據(jù)

Tg 選擇材料的一般經(jīng)驗(yàn)法則如圖 4.3 所示，但還應(yīng)考慮其他熱特性，

包括從 50℃ 到 260℃ 的 z 軸膨脹和分解溫度 （Td） 。此外，雖然經(jīng)

驗(yàn)法則提供了一般性指導(dǎo)，但它們不能代替正式的材料鑒定，此話題

超出了本書(shū)的討論范圍，就不展開(kāi)了。

定價(jià)

購(gòu)買(mǎi)層壓板不像在亞馬遜上購(gòu)物或在 Digikey 上購(gòu)買(mǎi)電阻元件。

層壓板供應(yīng)商不會(huì)公開(kāi)化學(xué)配方和價(jià)格。他們會(huì)根據(jù)數(shù)量、材料成本

以及特定材料的市場(chǎng)影響力與 PCB 板廠協(xié)商價(jià)格。

圖 4.3 ：建議的板厚度與 Tg 關(guān)系。

如 28 層

如 20 層

如 12 層

高

中

低

PCB 厚度 > 130 mil

? 使用的材料 Tg 應(yīng)高于 220℃

PCB 厚度 70~130 mil

? 使用的材料 Tg 應(yīng)高于 170℃

PCB 厚度 60~70 mil

? 使用的材料 Tg 應(yīng)高于 155℃

PCB 厚度 < 60 mil

? 使用的材料 Tg 應(yīng)高于 135℃

35

通常，層壓板供應(yīng)商不會(huì)為產(chǎn)品給出固定價(jià)格。他們的銷(xiāo)售人員

會(huì)根據(jù)數(shù)量、位置，有時(shí)還會(huì)根據(jù)原材料成本的波動(dòng)與 PCB 制造商

進(jìn)行談判。層壓板成本通常會(huì)影響裸電路板的價(jià)格。

北美的層壓板制造商傾向于給出包含了足夠利潤(rùn)的標(biāo)準(zhǔn)化定價(jià)來(lái)

應(yīng)對(duì)原材料價(jià)格波動(dòng)。亞洲的許多層壓板制造商的利潤(rùn)率較低，這可

能導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)，具體價(jià)格取決于時(shí)間、銅箔價(jià)格、樹(shù)脂和玻纖布價(jià)

格以及數(shù)量。

材料數(shù)據(jù)庫(kù)

我首選和推薦的材料選擇方法是使用完善的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。圖 4.4

展示了很多種材料庫(kù)，按損耗和 Dk 類(lèi)別進(jìn)行分組。輸入目標(biāo)頻率和

對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)（對(duì)應(yīng) Dk 和 Df 值）來(lái)選擇材料是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，

如第三章中所述。

然后，如圖 4.1 所示，將備選材料繪制在雷達(dá)圖上，這樣就可以

在單個(gè)視圖中根據(jù)六個(gè)關(guān)鍵材料參數(shù)進(jìn)行初始材料選擇。

圖 4.4 ：Z-planner Enterprise 中的材料數(shù)據(jù)庫(kù)中提供超過(guò) 185 種材料，

根據(jù) Dk 和 Df 值排序。

高 Dk

標(biāo)準(zhǔn)

Dk

中 Dk

低 Dk

超低

Dk

超低損耗 低損耗 中損耗 標(biāo)準(zhǔn)損耗 高損耗

36

37

在工作中，我每天都在處理阻抗問(wèn)題和圍繞它的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。每

當(dāng)我與硬件團(tuán)隊(duì)交談時(shí)，他們都會(huì)問(wèn)“為什么完全相同的目標(biāo)阻抗，兩

家板廠能提供兩種完全不同的設(shè)計(jì)？ ” 我舉一個(gè)例子來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。

一位客戶提供了一個(gè)疊層設(shè)計(jì)給我， 我通過(guò) Z-planner Enterprise 軟件檢查了一下。我將結(jié)果與 HyperLynx 場(chǎng)求解器的結(jié)果和客

戶提供的疊層的值進(jìn)行了比較，這些值通常來(lái)自未知工具，或者一些

細(xì)節(jié)不清楚。圖 5.1 展示的是同一設(shè)計(jì)的幾個(gè)例子。

與板廠提供的值相比，Z-planner Enterprise 和 HyperLynx 這兩

種軟件顯示單端信號(hào)有高達(dá) 6 歐姆的差異，差分信號(hào)有高達(dá) 13 歐姆

的差異。如果假設(shè)目標(biāo)阻抗是準(zhǔn)確的，但實(shí)際產(chǎn)品阻抗與目標(biāo)值相差

甚遠(yuǎn)的話，那么所有的信號(hào)完整性仿真都無(wú)濟(jì)于事。如果您知道建模

實(shí)際上是在干什么，那么此類(lèi)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 （EDA） 工具將非常有用。

無(wú)論在哪里，如果輸入的數(shù)據(jù)有問(wèn)題，那么得出的結(jié)果也一定有問(wèn)題。

第五章

阻抗規(guī)劃

圖 5.1 ：Z-planner Enterprise 和 HyperLynx 的阻抗結(jié)

果數(shù)據(jù)非常接近。與板廠的設(shè)計(jì)差異較大。

目標(biāo) 43 Ω - 平均 Zo 目標(biāo) 85 Ω - 平均 Zdiff 目標(biāo) 90 Ω - 平均 Zdiff

38

因素 類(lèi)型 排名 描述 影響 占比

介電厚度

材料

1 芯板 厚度一致性

2 半固化片 51.0% 樹(shù)脂含量；樹(shù)脂流

動(dòng)性和銅箔%

制程 3 層壓 PCB 厚度

介電常數(shù) 材料 4

芯板 樹(shù)脂含量；頻率；

測(cè)量方法 22.0%

半固化片

走線寬度 制程 5

曝光 曝光側(cè)蝕

18.5%

蝕刻 蝕刻系數(shù)

銅箔厚度 制程 6 電鍍和刷磨 分布；

電流密度 5.5%

阻焊層厚度

材料

7

油墨粘度

走線厚度；線距 3.0%

制程 打印

100.0%

影響阻抗的因素

會(huì)影響阻抗的主要參數(shù)如表 5.1 所示，表中還包括了它們的占比。

如果按照此列表從上到下的順序來(lái)開(kāi)展工作，您將能夠更輕易

地得出具有足夠裕量的各項(xiàng)參數(shù)。然而，我經(jīng)?？吹焦こ虉F(tuán)隊(duì)費(fèi)盡全

力使用價(jià)值不明的數(shù)據(jù)集來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的分析，而完全沒(méi)有理解參數(shù)和

優(yōu)先級(jí)。舉個(gè)例子，我從未見(jiàn)過(guò)哪個(gè) PCB 制造商會(huì)使用詳細(xì)的實(shí)際

PCB 的每層殘銅率數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算層壓后半固化片的厚度。

表 5.1 中的第 4 點(diǎn)是一個(gè)特別的問(wèn)題。為了提高準(zhǔn)確性，不僅要

注意材料類(lèi)型，還要注意樹(shù)脂

含量和頻率。

第 5 點(diǎn)走線寬度與制造商

的蝕刻工藝密切相關(guān)。研究表

明，對(duì)于 0.5 盎司銅而言，常

規(guī) PCB 板廠通常有大約 0.25

mil 的回蝕（圖 5.2），1 盎司銅

通常有 0.5 mil 的回蝕。高階

PCB 板廠可以將 0.5 盎司銅的

表 5.1 ：影響阻抗的因素。（數(shù)據(jù)由 Happy Holden 提供）

圖 5.2 ：回蝕（x）指的是走線梯

形截面上 w1 和 w2 的差值。

芯板

39

圖 5.3 ：Z-planner Enterprise 中根據(jù)銅特性進(jìn)行的阻抗計(jì)算仿真

回蝕提高到 0.17 mil，1 盎司銅提高到 0.45 mil。了解制造商的能力并

在仿真中進(jìn)行建?？梢詫⒆杩咕忍岣邤?shù)歐姆。

在圖 5.3 中，左邊藍(lán)框假定走線橫截面是矩形。右圖包括 50 歐

姆單端傳輸線和 100 歐姆差分對(duì)，它們有 0.5 mil 的回蝕。單端阻抗

差異為 1.25 歐，差分阻抗差異約為 2.5 歐。您的設(shè)計(jì)有這樣的差異還

能工作嗎？ 答案取決于許多因素，有些是可以控制的，有些是隨機(jī)的。

Dk 變化或銅厚度變化不能直接通過(guò)標(biāo)稱值來(lái)控制，但可以指定

±10% 的阻抗。本例中的差異將與 Dk 變化、銅厚度變化和制造中的

所有其他變化疊加在一起。這個(gè)設(shè)計(jì)制造出來(lái)就會(huì)有阻抗差異。

表 5.1 中 的 第 六 項(xiàng) 銅 厚 是 影 響 阻 抗 的 另 一 個(gè) 參 數(shù)。 在

IPC-4562A“印制板用金屬箔”標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了最小厚度不得低于表 5.2

標(biāo)稱值的 10% 以上。如果您是一家銅箔制造商， 每月生產(chǎn) 2000-

5000 噸銅箔，并且可以將批量生產(chǎn)的銅厚保持在表 5.2 中標(biāo)稱值的

90% 以上，那么這是節(jié)省成本的好方法，這也是在實(shí)際中正在發(fā)生

的事情。表 5.2 的第三列顯示了標(biāo)稱值的 90% 是多少。我經(jīng)?？吹?/p>

工程師、設(shè)計(jì)師和 EDA 工具將表 5.2 的標(biāo)稱值四舍五入為 0.7 mil （18

μm） 、1.4 mil （36 μm） 和 2.8 mil （71 μm） 。我通常不反對(duì)四舍五入，

但是以錯(cuò)誤的方向四舍五入時(shí)，需要受到質(zhì)疑，因?yàn)檫@樣對(duì)阻抗計(jì)算

有直接影響。

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電路板的厚度也會(huì)受到影響。在 4 層設(shè)計(jì)中，差異可能并不明

顯 ；但對(duì)于全部使用 1 盎司銅的 20 層設(shè)計(jì)而言，失誤會(huì)使電路板厚

度減少多達(dá) 4 mil。

阻抗計(jì)算中可能會(huì)出現(xiàn)的人為失誤

人為失誤可能會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入阻抗計(jì)算 ：

? 過(guò)程中的所有步驟都可能會(huì)發(fā)生人為錯(cuò)誤

? 層壓板的介電常數(shù)或樹(shù)脂含量不正確

? 不正確的電介質(zhì)厚度，尤其是半固化片厚度

? 相鄰層上的殘銅率（板廠使用假設(shè)的百分比）

? 不同于帶狀線的微帶線

? 電鍍和多次層壓的考慮因素

? 頻率——根據(jù)頻率不同，Dk/Df 也會(huì)隨之變化，但板廠只看 1 GHz

的數(shù)據(jù)

總而言之，這些影響阻抗的因素會(huì)使設(shè)計(jì)接近公差目標(biāo)的邊緣。

像尺寸公差一樣，我們需要考慮阻抗預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確性。如果制造公差

為 ±10%、阻抗精度為 ±10%，那么偏離可能會(huì)高達(dá) 30%。良好的

阻抗規(guī)劃需要為仿真輸入正確的參數(shù)。

表 5.2 ：銅箔有多種厚度，以重量來(lái)表示。此處展示了

IPC-4562A 中多層 PCB 中最常見(jiàn)的厚度和標(biāo)稱厚度。

Factors Type Rank Description Infl uence Contribution

Dielectric Thickness Material

1 Core Thickness uniformity

2 Prepreg 51% Resin content; resin fl ow

and % copper

Process 3 Lamination Board thickness

Dielectric Constant Material 4

Core Resin content;

frequency;

measurement method

22% Prepreg

Trace Width Process 5 Exposure Exposure undercut 18.5% Etching Etch factor

Copper Thickness Process 6 Plating &

scrubbing

Distribution; current

density 5.5%

Solder Mask Thickness Material 7 Ink viscosity Trace thickness;

gaps/spacing 3% Process Printing

100%

銅箔厚度 oz 標(biāo)稱厚度 制造后厚度 90% 標(biāo)稱厚度

? oz. 0.68 mils (17.1 μm) 0.6 mils (15 μm) 0.61 mils (15.5 μm)

1 oz. 1.35 mils (34.3 μm) 1.2 mils (30 μm) 1.22 mils (30.9 μm)

2 oz. 2.7 mils (68.6 μm) 2.4 mils (61 μm) 2.43 mils (61.7 μm)

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