PCB设计阻抗计算和PCB板材参数（板材Prepreg&core叠层讲解

老吴

印制电路板（PCB）的常见结构可以分为单层板（single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种。
     一、单层板single Layer PCB
    单层板（single Layer PCB）是只有一个面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。元器件一般情况是放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面用于布线和元件焊接.
    二、双层板Double Layer PCB
    双层板（Double Layer PCB）是一种双面敷铜的电路板，两个敷铜层通常被称为顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer），两个敷铜面都可以布线，顶层一般为放置元件面，底层一般为元件焊接面，
    三、多层板Multi Layer PCB
    多层板（Multi Layer PCB）就是包括多个工作层面的电路板，除了有顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）之外还有中间层，顶层和底层与双层面板一样，中间层可以是导线层、信号层、电源层或接地层，层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接往往是通过孔来实现的。以四层板为例，如图2 3 4 所示。这个四层板除了具有顶层和底层之外，内部还具有一个地层和一个图2 3 4 四层板结构

尽管PADS支持200多层板的设计，但在实际的应用中，一般20层板以内已经能够满足大部分电路设计的要求。




Prepreg&core

Prepreg：

半固化片，又称预浸材料，是用树脂浸渍并固化到中间程度(B 阶)的薄片材料。半固化片可用作多层印制板的内层导电图形的黏结材料和层间绝缘。在层压时，半固化片的环氧树脂融化、流动、凝固，将各层电路毅合在一起，并形成可靠的绝缘层。

core:芯板

，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。
通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的。而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
    通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1 OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。
    多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄色或者其它颜色。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
    当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构（iMX255coreboard）：






PCB的参数：
   不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，需要与电路板厂的工程师沟通，得到该厂的一些参数数据，主要是介电常数和阻焊层厚度两个参数各个板厂会有差别。
   表层铜箔：
可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
   芯板：我们常用的板材是S1141A，标准的FR-4，两面包铜，可选用的规格可与厂家联系确定。
   半固化片：
规格（原始厚度）有7628（0.185mm/7.4mil），2116（0.105mm/4.2mil），1080（0.075mm/3mil），3313（0.095mm/4mil ），实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右（即0.5-1mil），因此叠层设计的最小介质层厚不得小于3mil。同一个浸润层最多可以使用3个半固化片，而且3个半固化片的厚度不能都相同，最少可以只用一个半固化片，但有的厂家要求必须至少使用两个。如果半固化片的厚度不够，可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉，再在两面用半固化片粘连，这样可以实现较厚的浸润层。半固化片的介电常数与厚度有关，下表为不同型号的半固化片厚度和介电常数参数：

型号	厚度	介电常数
1080	2.8mil	4.3
3313	3.8mil	4.3
2116	4.5mil	4.5
7628	6.8mil	4.7

板材的介电常数与其所用的树脂材料有关，FR4板材其介电常数为4.2—4.7,并且随着频率的增加会减小。
   阻焊层：
铜箔上面的阻焊层厚度C2≈8-10um，表面无铜箔区域的阻焊层厚度C1根据表面铜厚的不同而不同，当表面铜厚为45um时C1≈13-15um，当表面铜厚为70um时C1≈17-18um，在用SI9000进行计算时，阻焊层的厚度取0.5OZ即可。
   导线横截面：
由于铜箔腐蚀的关系，导线的横截面不是一个矩形，实际上是一个梯形。以TOP层为例，当铜箔厚度为1OZ时，梯形的上底边比下底边短1MIL。比如线宽5MIL，那么其上底边约4MIL，下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关，下表是不同情况下梯形上下底的关系。

线宽	铜厚（OZ）	上线宽（mil）	下线宽（mil）
内层	0.5	W-0.5	W
内层	1	W-1	W
内层	2	W-1.5	W-1
外层	0.5	W-1	W
外层	1	W-0.8	W-0.5
外层	2	W-1.5	W-1

说明：上表中的W表示设计的理想线宽。

通常阻抗计算采用的模型为：






上面两个模型为基本的微带线模型和带状线模型。


在微带线模型中，还有如下几种：








无涂覆层的模型一般不采用。上图右边的模型中的介电常数Er1和Er2根据采用的半固化片的具体型号确定，主要型号已经在上面列出。


需要了解更多关于SI9000 软件使用，和阻抗计算方法。请联系

                               
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再温习一下！！！

ruili

顶顶，看看

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