三板斧搞定玻纖效應

來源:一博科技 時間:2019-12-9 類別:微信自媒體

最全的网球比分直播 www.198460.live 微信公眾號 | 高速先生
文 |  姜杰

所謂玻纖效應,是指構成PCB介質層的增強材料——玻璃纖維束網狀結構之間的間隙引起介質層的相對介電常數局部變化的現象。玻纖效應的發現史反映了信號速率的不斷提升。

PCB的介質層一般由玻纖布和樹脂組成,玻纖布的玻璃纖維束空隙填充樹脂,由于玻纖布和樹脂的介電常數相差較大(玻纖布一般在6左右,樹脂是2.5),在靠近玻纖的走線上信號感受到的介電常數較大,而在玻纖束之間窗口區域走線的信號感受到的介電常數較小,從而導致了玻纖效應。

早期的低速信號是一幫皮糙肉厚的24K純爺們兒,對走線的唯一要求就是連通,至于介質層用什么樣的玻纖布完全不在意,這些神經大條的信號對于各種型號的玻纖布照單全收,間隙再大都能安之若素,就像三伏天里躺在冰涼順滑的竹席上。
隨著信號速率的提高,糙老爺們兒進化成了精致的豬豬男孩,對介質均勻性的要求也越來越高,于是對玻纖效應的影響越發難以忍受,順滑的涼席變成了犬牙交錯的藤條,令人如坐針氈。
玻纖效應對高速信號的影響主要表現在兩個方面,一方面會引起走線阻抗的周期性波動;另一方面,會導致差分走線P和N之間的Skew,也就是說經過精心處理的P和N走線即便達到等長,可能仍然會因為玻纖效應而無法避免時延的偏差,哀莫大于“等長不等時”。
玻纖效應不容忽視,怎么破?套用孫燕姿《神奇》的歌詞:“板材換換換,走線轉轉轉,結果好神奇”,總結起來有“三板斧”,一是板材優化,二是設計優化,三是制板優化。

第一板斧,板材優化??梢源尤齜矯嬋悸牽菏紫?,可以選擇扁平開纖布,隨著玻纖效應的日益凸顯,扁平開纖布應運而生,它的特點有兩個:一是“開纖”,二是“扁平”,翻譯成人話就是要把玻纖砸散、錘扁,使玻纖的表面積增大,增加與樹脂的接觸面積,同時提高平整度,最終的目的就是減小玻纖布的經紗束與緯紗束之間的窗口。
其次,疊層設計階段可以考慮在介質層疊兩張PP,從統計學的角度分析,這樣也可以覆蓋大部分的窗口,減小玻纖效應的影響。最后,我們還可以選用高等級的材料,因為板材的等級越高,Dk值越?。ㄖ饕且蛭O瞬嫉腄k做得?。?,玻纖布與樹脂的Dk越接近,窗口處的Dk波動隨之減弱。這三種不同的方法有個共同的缺點,就是都會增加選材成本。

第二板斧,設計優化。在PCB設計階段,按照一定的角度走線或者考慮Intel推薦的Zig-zag走線。由于玻纖布的經紗和緯紗是按橫經豎緯的方向垂直交織的,因此這兩個方向的走線受玻纖效應的影響最大,如果走線能相對于玻纖束偏移一定的角度,就可以減小玻纖效應的影響,方法有兩個:一是按一定的角度走線,再者就是旋轉器件。缺點是會增加布局、布線的空間要求,同時也有可能增加走線的損耗,需要權衡取舍。

實在不行,還有第三板斧,制板優化。就是在制板階段將板料旋轉一定的角度,這個方法的效果其實與特殊角度走線是一樣的,目的都是為了讓走線避開經紗、緯紗的方向。旋轉板料的缺點是會降低板材利用率,而且和特定角度走線的設計同時使用時,切記要避免旋轉之后角度抵消的悲劇發生。
總之,按照高速先生一貫的觀點,高速信號的優化是需要成本的,要么板材的成本,要么設計的成本,要么加工的成本。但是,一提成本,大家都有壓力,既然談錢傷感情,那就要根據實際情況“只選對的,不選貴的”。



文章標簽

案例分享 Cadence等長差分層疊設計串擾 串行 DDR | DDR3DFM 電阻電源Fly ByEMC反射高速板材 HDIIPC-D-356APCB設計誤區PCB設計技巧 SERDES與CDR S參數 時序射頻 拓撲和端接 微帶線 信號傳輸 Allegro 17.2 小工具 阻抗


線路板生產

熱門文章

典型案例


{ganrao}