什么鬼，PCB走線也看身材？！

edadoc · 發(fā)表于 2020-3-19 14:41:40

一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛

古語(yǔ)有云：窈窕淑女，君子好逑，如果要各位PCB行業(yè)的高富帥從高高瘦瘦和矮胖矮胖這兩種身材的美女中去選擇的話(huà)，相信大多數(shù)人都會(huì)選擇前者吧。那么如果傳輸線也有身材這一說(shuō)的話(huà)，你們又會(huì)怎么選擇呢？

那個(gè)，大家不要想多哈，高速先生下面說(shuō)的還是正兒八經(jīng)的PCB技術(shù)。恩，這篇文章應(yīng)該要先從疊層說(shuō)起。

當(dāng)然疊層是形形色色的，從4層到8層到……64層都有，但是無(wú)論多少層都好，對(duì)于設(shè)計(jì)高速信號(hào)的朋友來(lái)說(shuō)，最關(guān)心的就是這3層：G-S-G！

恩，不錯(cuò)，就是下面這三層。

尤其是對(duì)于通信設(shè)備的背板而言更是如此。PCB工程師在評(píng)估的時(shí)候最關(guān)心的是需要多少個(gè)內(nèi)層可以出線，那么上面這個(gè)G-S-G的單元就是最核心的一環(huán)。例如你有板厚要求，然后確定了需要多少層內(nèi)層出線可以滿(mǎn)足之后，基本上就確定了一個(gè)G-S-G單元的厚度，然后多少個(gè)內(nèi)層就由多少個(gè)G-S-G單元來(lái)構(gòu)成了。

回到我們這邊列舉的那兩個(gè)疊層，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，G-S-G的構(gòu)成也是略有不同，哪里不同呢？銅箔厚度可以不同，一般來(lái)說(shuō)高速信號(hào)可以用0.5oz銅箔和1oz銅箔兩種情況。如果G-S-G這個(gè)單元的厚度一定的時(shí)候，如果用0.5oz的銅箔和1oz的銅箔到底對(duì)于走線的損耗有什么區(qū)別呢？高速先生大概畫(huà)出一個(gè)示意圖，就很清晰了。

同樣的G-S-G厚度的情況下，0.5oz銅箔和1oz銅箔的銅厚是不相同的，但是上面的示意圖有一個(gè)錯(cuò)誤的地方，根據(jù)阻抗的計(jì)算公式，如果同樣要控制到阻抗100歐姆的情況下，銅厚變厚了，介質(zhì)厚度不變，那么線寬就會(huì)變細(xì)，也就是正確的示意圖應(yīng)該是下面這樣，1oz銅厚的情況下線寬肯定會(huì)比0.5oz銅厚時(shí)要細(xì)！

所以也就說(shuō)本文題目所說(shuō)的PCB也有身材一說(shuō)，0.5oz的銅箔是矮矮胖胖，1oz的銅箔是高高瘦瘦。那么大家有沒(méi)有想過(guò)這兩種情況下走線的損耗會(huì)有差別嗎？也就是本文要去探討的核心內(nèi)容了。

恩，我們按照M6級(jí)別的板材進(jìn)行一個(gè)0.5oz和1oz的疊層，例如G-S-G的厚度的10mil，上面的厚度各5mil的情況下，我們算出分別的線寬大概是0.5oz的時(shí)候是4.8/9mil，1oz的時(shí)候是4.2/9mil。基本上剛好線寬少0.6mil，銅厚增加0.6mil的樣子。

我們對(duì)以上的結(jié)構(gòu)做一個(gè)仿真，在20inch的長(zhǎng)線的情況下，兩者的損耗對(duì)比是這樣的。

在20inch走線的情況下，我們標(biāo)注了10GHz這個(gè)點(diǎn)，損耗差別了有1dB。說(shuō)明兩者還是會(huì)有一定的區(qū)別，至于區(qū)別大不大，大家說(shuō)了算哈，可能每個(gè)人的感覺(jué)不一樣。

高速先生腦洞開(kāi)得大一點(diǎn)，假設(shè)再給出說(shuō)明個(gè)2oz銅箔，其他條件都不變的情況下會(huì)怎么樣呢？雖然，做過(guò)高速pcb設(shè)計(jì)的工程師都知道，2oz銅箔作為高速線會(huì)被人笑SI。但是仿真是可以去嘗試去假設(shè)的嘛。于是我們?cè)黾油瑯雍穸惹闆r下2oz的結(jié)構(gòu)，線寬進(jìn)一步縮小，大概是3.4/9mil，這是一個(gè)更高更瘦的走線。這個(gè)時(shí)候我們?cè)俜抡嬉幌�，把幾種情況對(duì)比，如下所示哈。

恩，還是呈正比的關(guān)系，銅厚越厚的情況下，雖然犧牲了線寬來(lái)保證阻抗，但是損耗也是會(huì)進(jìn)一步降低哈。

而且我們還做了其他的一些條件的變化，例如不同損耗因子DF 板材的變換，不同的銅箔粗糙度的變換，發(fā)現(xiàn)走線的銅厚與損耗的變化依然是這個(gè)趨勢(shì)哈。