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高速先生成员--黄刚
随着5G、算力中心、智驾等产品的速率一路飙升,表层高速信号的传输质量越来越“娇贵”——阻抗变一点、损耗多一点,可能就导致信号误码、产品失效。大家都盼着表层高速线能有稳稳的阻抗,而且插入损耗控制在仿真预期范围内,有梦想总是好事,但高速先生必须给大家泼盆冷水:别光盯着线宽和介质层了,回头看看你板上的绿油——那个看似只用来保护线路、防止走线氧化的“配角”,它的影响度可能超出你们的想象哦!
之前的文章有说过表层铺绿油和不铺绿油对高速信号的影响,也分享过了低损耗绿油和普通绿油时高速信号损耗的差异,那作为绿油影响三部曲的最后一部,今天我们来讲讲PCB绿油厚度对信号的影响。PCB加工流程里,绿油是在蚀刻完成后喷涂或印刷上去的,经过曝光、固化后成型,核心作用有两个:一是保护表层铜箔,防止氧化、刮伤;二是阻止焊接时焊锡粘连到非焊盘区域,避免短路。说到这,先简单问大家一个问题:你的朋友平时在设计PCB时,会明确要求绿油厚度吗,估计很多人都是默认板厂标准,觉得只要能盖住铜箔就行?别不承认,可能你就是高速先生说的其中一位朋友哈!

行吧,那我们用一个具体的仿真例子分析下绿油厚度的影响哈。下图是高速先生设计的一款测试板里面的一对表层差分走线,设计阻抗为100欧姆,用的是M6级别的板材,上面覆盖绿油。
首先看看这对信号加工后的切片图,线宽线间距,介质厚度、铜箔粗糙度情况以及绿油厚度等各种加工因素都在里面。
那我们把这对差分线带绿油的3D仿真模型建立出来,大概就是这个样子哈。

从横截面的角度看,就能更直观的看到表层差分线上面盖着的绿油了。

话不多说,我们就开始扫描不同绿油厚度对这对表层高速信号的影响,扫描绿油厚度从0.2mil到1.2mil的变化过程,就是下面这个动图所示了:
经过七七二十一分钟的仿真,扫描结果出来了,首先我们看看大家最关心的阻抗的变化:
可以看到,随着绿油的厚度变厚,阻抗就慢慢降低,从0.2mil到1.2mil的厚度变化,差分阻抗也从大概104欧姆降低到98欧姆,阻抗变化超过5个欧姆!!!
还没完呢?你以为绿油厚度的变化只会影响阻抗啊,那你铁定就错了,它还会影响另外一个重要的参数,那就是插入损耗!下图是绿油厚度变化对插损的影响:
同样的,随着绿油厚度的增加,插损是逐渐变大的,从0.2mil到1.2mil,插损大概有20%左右的影响!感觉甚至比我们更容易想到的不同铜箔粗糙度的影响还要大是不?
看了上面的验证结果,大家有没有一阵后怕的感觉?最后,高速先生再强调一句:PCB加工中,没有所谓的“无关紧要”的工艺环节,尤其对于高速信号而言,绿油厚度这种看似不起眼的细节,往往也会成为影响信号质量的关键哈!
问题:再让大家复习下,表层高速信号有哪些设计和加工因素会影响到阻抗或者损耗呢?
关于一博:
一博科技成立于2003年3月,深圳创业板上市公司,专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务,并为研发样机及批量生产提供高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台,加快电子产品的硬件创新进程,提升产品质量。
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