1、,了解的前提,定 義,類 別,影響因素,演 變,原 由,原 理,設計注意,不良分析,製程管制,講義的思想,了解阻抗的前提,磁場,靜電場,*注意: 當電流流動時其磁場就產生.當有電壓時其靜電場就產生.,*注意: 當電流流動時其磁場就產生.當有電壓時其靜電場就產生.,名 詞 定 義 :, 何謂“特性阻抗值” (Characteristic Impedance, ZO), 電子機器傳輸訊號線中,其高頻訊號或電磁波傳播時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗(電阻抗,電容抗,電感抗 的綜合作用),減而言之,即用來評估線路的均勻性,介質層厚度的均勻性)., 與其電感及電容都有關係,即,信號傳輸三要素,訊號線,介質層
2、,接地層,+,+,傳輸線,信號傳輸三要素,信號傳輸三要素,目的:保證板面傳輸線在高頻傳輸的“特性阻抗”與零 件本身的“輸出阻抗”之間的匹配,減少能量散 失,而差動阻抗控制則可以通過平行線傳輸信號的差動計算,消除干擾信號* “信號振盪”,而對零件產生“錯誤觸發”的信號 * 失真 * 雜訊 * 傳播延誤(V=C/ Er, 介質層對高頻訊號的能量 散失),原 由,A,B,IMPEDENANCE CANGGE,INCIDENT ENERGY,REFLECTED ENERGY,TRANSMITTED ENERGY,黨A元件經由板面線路向B發出訊號,若該訊號線的線寬不均,造成特性阻抗值上起伏變化時,則訊號
3、的部分能量會反彈回A中去,阻抗控制前提條件, 工作頻率(影響rise time), 傳輸線之長度 ( 造成propagation delay ), 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制., 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制.,二 . 阻抗之類別 :, 特性阻抗 (Characteristic Impedance), 差動阻抗 (Differential Impedance), 共模阻抗 (Common Mode Impedance), 奇模阻抗 (Odd Mode Impedance), 偶模阻抗 (Even Mode Impedance),(= 1/2倍 特性阻抗;=
4、 1/2倍 差動阻抗),(= 2 倍 共模阻抗),(“當二導體與其大地絕緣後,彼此之間的阻抗“),(“二導線間的量測阻抗“),(“將兩導線連接在一起時,導線對大地之間的阻抗關係“),(“當兩導線做差動使用時,任一導線對大地之間的阻抗“),(“當兩導線用來傳輸兩完全相同且極性一致的信號時,其任一導線對大地之間的阻抗“),阻 抗 影 響 之 因 素,* A. 介質常數(Dk): 由原物料決定.,* B. 線路厚度(T): 由原物料或製程能力決定(PLATING),* C. 線寬(W): 由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH),* D. 層間絕緣厚度(H): 由製程能力決定(PREP
5、REG厚度, 殘銅率),* E. 線距(S): 由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH),* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ),介質厚度& 特性阻抗介質厚度& 特性阻抗,介質厚度& 特性阻抗介質厚度& 特性阻抗,* 線 寬 (W) (與阻抗 Z 之關係為 ),線寬& 特性阻抗線寬& 特性阻抗,* 線 厚 (T) (與阻抗 Z 之關係為 ),線厚& 特性阻抗線厚& 特性阻抗,* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ),* 介 質 常 數 (Dk) (與阻抗 Z 之關係為 ),線厚& 特性阻抗線厚& 特性阻抗,* 線 距 (S),阻 抗
6、影 響 之 因 素,阻抗量測之coupon設計,圖案一(Termination)建議採用此種方式,* 注意:1.兩GND及POWER之間所加之訊號線邊之護衛路徑,不可遮蔽到GND及POWER之間任一層SIGNAL TRACE.2.相鄰信號層之最近GND或POWER層為阻抗量測之接地參考層,阻抗設計COUPON (4 層板),阻抗設計COUPON (8 層板),1.TDR(時域反射器) 簡介時域反射器是一種內部可以產生一種脈衝波,並具有接 收此脈衝和分析功能的特殊示波器.時域即電壓對時間形成的一種時域 2. 阻抗測試原理阻抗測試就是在示波器發出一種脈衝波后,同時接收 其反射波,然後將此兩種脈衝對
7、比分析,從反射能量的大小得出阻抗值,同時在螢光屏上顯示出來(TDR輸出訊號傳送到電路板,傳送到電路之線路,通過反射波上升或下降再與儀器本身所放出的訊號作比較,換算而得電路板之阻抗值 ),阻抗測量原理,原 理,1.硬體中瞬間變化的電壓,形成“0”,“1”所組合而成的電子訊號,兩者間的快速切換就形成“近似方波的脈衝” 3.“方波”由低到高所耗用的時間(水平軸之時域)稱為“上升時間”(risetime tr).凡tr愈短時,時鐘頻率(Clock rate)愈快.Tr為最大振幅的從10%上升到90%的時間,單位 ns=10-9sTr=0.35/f Rc=Wc*C Rl=Wl*L (Wc=2*f),原
8、理,脈衝信號的產生,tr,tf,0,10,50,90,100,脈寬,后緣,前緣,t,振 幅 (%) 或 電 壓,原 理,RISETINE,v,v,v,v,原 理,Nosie in a Differential signal,減少串訊之道,1.短線 2.薄板 3.少平行,阻抗線的演變,設計注意事項,對一般阻抗板:1.考量p/p成本和製作的簡單化,2. prepreg對應不同殘銅率厚度的正確計算,3.排版考量原則:細線靠中,差動靠中,4.需加水池效應孔.,5.條形阻流塊,6.阻抗統一,7.獨立線路的補償,8.阻抗計算模塊的選擇.,9.工單線寬和POLAR線寬的統一.,10.線寬需符合客戶資料,11
9、.阻抗線寬改動需仔細確認.,對一般阻抗板:12.信號線相聯的測試孔不可與任何層導通,不可與任何其他線路相連,13.VCC,GND,POW層正確定義,14.VCC,GND或POW製作要完整,設計注意事項,3.查CAM資料,量測原始線寬資料,檢查VCC,GND或POW是設置有誤,4.若非以上問題,POLAR軟體CHECK設計補償是否有誤.,阻抗不良分析,1.標準件檢驗測試探頭,2.檢查檔案設置是否有誤(範圍,波形),5.切片分析檢驗自己的 預想.,製程管制,1.底片製作管理與檢查 2.內層板蝕刻 3.內層AOI檢查 4.壓合 5.外層蝕刻 6.綠漆 7.吸水,1.PP進料:介質常數a.樹脂含量b.
10、膠化時間c.樹脂流量 2.內層Thincore進料：介質層厚度,銅厚a.供應商固定b.Thin core厚度c.銅厚 3.內層D/F:線寬a.工作底片的所有線寬b.曝光能量和吸真空度c.顯影條件(速度,濃度,溫度)d.去膜(速度,濃度,溫度)e.200倍測量線寬f.環境控制,4.壓合:介質常數,介質層厚度a.壓合昇溫速率1.3-1.6/minb.壓力350-400psie.環境溫度22 ,溼度55%f.壓合后厚度的測量c.上主壓的時間d.每open上層和中層的溫差25 5.電鍍:銅厚a.電流,時間 b.藥水濃度，溫度.鍍銅均勻性(每天點檢項目),6.外層D/F:線寬a.曝光能量和工作底片的所有線寬b.吸真空度c.顯影條件(速度,濃度,溫度)d.去膜(速度,濃度,溫度)e.200倍測量線寬f.環境控制7外層蝕刻:線寬a.蝕刻條件(速度，濃度，溫度)a.200倍量測線寬。,
