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      常规阻抗控制只能是10%的偏差(三)

      来源:一博自媒体 时间:2016-2-1 类别:微信自媒体

      作者:王辉东  一博科技高速先生团队队员   阻抗序列文章

       

      为什么常规阻抗控制只能是10%的偏差,要搞明白这个问题,就一定要了解加工。第一篇我们讲了层压,第二篇来看看蚀刻。下面我们来看看PCB覆铜板材公差及PCB阻焊工序的制作。

       PCB中阻抗的控制与设计,决定着最终产品传输信号的好坏。而在加工PCB环节中,在正常的PCB设计条件下,主要有以下几个因素阻抗产生影响:


      1、介质层厚度与阻抗值成正比。
      2、介电常数与阻抗值成反比。
      3、铜箔厚度与阻抗值成反比。
      4、线宽与阻抗值成反比。
      5、油墨厚度与阻抗值成反比。
      本文将针对PCB的板料公差及阻焊制程做简要的论述。

       

      1、 覆铜板的来料公差

       

      误差可避免,公差难消除。一切产品皆有公差,PCB的覆铜板焉能例外。因设备及技术等因素的制约,公差有大有小。IPC-4101《刚性及多层印制板用基材规范》,规定覆铜板的尺寸公差要求包括长度、宽度、厚度、垂直度、弓曲和扭曲等几个公差要求。其中厚度及公差解释如下:覆铜板的厚度偏差分为两种,一种厚度公差包括金属箔的厚度,另一种不包括铜箔的芯板厚度。覆铜板(包括铜箔)厚度公差分三个等级(K、L和M),从K级至M级厚度偏差渐严。覆铜板(不包括铜箔)厚度偏差分四个等级(A、B、C、D),从A级至D级厚度偏差渐严。D级为用显微剖切法测得覆铜板上下金属箔之间的绝缘基板的最小距离。覆铜板(包括和不包括铜箔)厚度偏差见下表:
       


      如果我们按照C/L级的标准去选择PCB板材,我们可以看出介质厚度公差:按我们常用的3-6mil芯板,来料介质厚度有10%以上公差。更不要说B/L级和A/K级了,它们的公差更大。由此可以想象PCB板材公差对我们最终阻抗值的影响有多大,用牵一发而动全身来形容也不足为过。

       

      2、 PCB的阻焊制程

       

      大多数PCB是要印刷阻焊油墨的。阻焊油墨因为多数是绿色的,而通常被大家叫做绿油。它就相当PCB的一件外衣,除了衣着艳丽,美观大方之外呢,还有下面几个作用:

      1.防止导体线路之间因为潮气、化学品等因素,造成线路板氧化、腐蚀,从而出现开路、短短路和接触不良等现象的发生。
      2.防止在生产及装配元件的过程中因操作不良而导致开路、短路等现象的发生。
      3.使线路板在各种酸碱环境与各种温湿度中绝缘,以保证线路板的良好电气性能。
      4.塞孔防止各种不良隐患。

      阻焊油墨的按照感光类型可分为感觉型油墨和非感光型两种。目前我们大部分PCB广泛的采用感光性油墨,只有小部分PCB利用的非感光型油墨(热固化油墨)。
      阻焊油墨的按照颜色可分为绿、蓝、黄、白、黑等几种颜色。下图为阻焊的加工流程图:

       

      3、 PCB的塞孔流程

       

      1.先塞孔后印板面油墨(采用三台印刷机)
      2.连塞带印(采用两台印刷机)
      3.于绿油加工前塞孔(一般采用于HDI/BGA板印制)
      4.于喷锡后塞孔(塞孔量必须控制在30~40%)

       

      4、 阻焊油墨对阻抗的影响

       

      阻焊油墨对阻抗的影响,是不容忽视的,阻焊油墨影响阻抗的因素主要是阻焊油墨的介电常数及覆盖阻抗线的阻焊油厚度两个因素。阻焊对于阻抗的影响而言,油墨的介电常数越低越好。对于PCB厂家而言,一般使用油墨型号都是固定的,其介电常数的变化很小。只有在变换阻焊颜色时,介电常数才会有细小的变化。相对于介电常数,阻焊的油墨厚度对阻抗的影响最大。我们通常把阻焊的厚度分为三种:线边、线面、线间。其中线面处的厚度最薄,而两根走线之间因为形成了沟渠效应,油墨厚度最厚。我们在成品铜厚1OZ的情况下,线边按0.6mil,线面按1.0mil,线间按1.4mil来计算。但是根据各个工厂自己实际的制程能力,最终的油墨厚度会有一定的差异。此点请根据实际情况,灵活运用。成品铜厚在2OZ及以上时,为了防止假性漏铜,通常会印刷两次油墨,所以阻焊油墨的厚度和成品铜厚又有很大的关系,在计算阻抗时要考虑上述因素。


        
      5、 总结


        通过板材的公差及PCB的阻焊制程,我们了解到,在产品及制程上一些细微的公差及变动,都会对我们实际阻抗的控制有很大的影响。这样就促使我们在设计之初,就要考虑诸多因素对阻抗的影响。

       

      扩展阅读:什么是阻抗板?阻抗板打样或批量生产的厂家有哪些?
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