秘密背后的秘密-高速PCB的层叠确认时,工厂为何不写铜箔类型
2024年06月17日 17:22 发布者:edadoc2003
一博高速先生成员:王辉东“三面青山一面湖,无尽烟波画舫浮。”说的是巢湖,到了合肥怎能不去巢湖看看呢。周末休息,大刚说我开车,小胡(丽华)说我也去。大刚说走就走,秒开车,不停留。我们驱车向东南方向出发。环湖公路风景秀丽,一路欢声笑语。正行之间,忽听电话铃声响起。小胡华丽丽的拿起手机。客户说他们线路板厂发过来个工程确认,其中有个高速PCB的层叠帮忙确认下。猛一看,感觉工厂的层叠设计合情合理,但是仔细一看,感觉少了点东西,小胡除了看到各层铜厚的数据,没有找到铜箔类型的信息。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/a557dc620cf8447b882008e22da873d2~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=zxlgLz3zVaM76wgYbT%2BnozLuVmo%3D这种看似合理的层叠确认背后,隐藏着什么秘密。小胡是东瞅瞅,西望望,怎么不见铜箔类型,找的好心慌。小胡说让客户再和工厂确认下,为什么不写铜箔类型。PCB设计时的明明有铜箔类型的要求。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/ca91b8e0cca34c25a624c624446b7138~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=7fOORwywHRwNg0N0bH5uZBMivkw%3D
PCB设计要求用松下M6G的材料,内层用HVLP铜箔。工程确认不写铜厚信息有哪些问题呢,这还要从铜箔类型说起。高速PCB的铜箔类型介绍:我们高速pcb层叠设计时,常用铜箔有如下几种,HTE RTF 和HVLP。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/bbb203a0a98c432a8f24bfd08f877bce~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=Wl8Lwd4g2OQXzVLaaLMLDcbq5HA%3D
松下M6G的材料手册上明确标示,有两种铜箔类型,你是否有注意到。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/fafe682666e04a90818fd7bb6034f19b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=GLOeB0ShpI410OkelrNY1B4ugSY%3D
为此大师兄专门找了松下的华总确认过,松下和我们是战略合作。松下第一时间提供了不同铜箔类型的损耗对比资料。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/3ef57c5237d34338944c908bccb7806d~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=agQZ%2Bbx%2BN96yeIaBt9gYC1RQecQ%3D
由于信号在频率越来越高的情况下,电流在传输路径上会重新调整分布,沿着最小电阻的路径去传输。
当信号的频率较越来越高时,信号都会趋向于导体的表面传递。这样就会导致信号流过导体的相对有效面积变小,从电阻的角度来分析,这就会导致电阻增加,导致传递能量的损失。 电流大量聚集在导体的表面上,越往导体中心电流越小,这种现象称为“趋肤效应”。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/7c145d1bc98d45b5bfc5d480afdf9922~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=Ut0xMNXk0YGcBYCHulfi7Gsv5Vw%3D
如果导体表面粗糙度大于趋肤深度时,信号传输仅在粗糙度的厚度范围内进行,使传输信号的驻波、反射越来越严重,并导致信号传输路径变长,增加传输损耗。信号在导体表面粗糙度低于趋肤深度时,传输路径短,降低传输损耗因此,导体铜箔粗糙度越低,制作出的PCB产品插入损耗(传输损耗)越低。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/ec6c08a89be1405ebe84ffd1a68d86ef~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=sNbDDvSjGod4nyX1wmZH2Y0rVk0%3D
当信号沿着传输线传播时,会发生了严重的趋肤效应和电离损耗。下图是两种铜箔类型和插损的对比。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/3ed88a2079244ae486d78b754863122b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=lYFjRiMoSOVNXjXpG6mGWkg5RGk%3D
高速先生Chris曾经做过一个很有意思的测试,在同一个叠层且线宽等条件都不变的情况下,实测出了RTF 铜箔和 HVLP铜箔之间的差异。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/7f15f372e1fb4318b617a2fbe6ba9acc~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=GJuwAwmq8JRG6mDT7arwPaszKSg%3D
由于趋肤效应的存在,高速PCB如果继续使用常规铜箔,其结果是:随信号传输频率增加,趋肤效应导致的信号“失真”愈发严重。因此,当前的高速材料上低粗糙度铜箔的应用越来越广泛。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/c23d016891e24b95a1a1e493eb192126~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=mRtFFDBufRoKDwdGGVVbgPq0COg%3D
频率越高、波长越短,信号在导体间行进,将只集中在导体的表面。表面粗糙度越平坦对信号传输越有利。PCB层间的附着力强度,受导体表面粗糙度影响。但是导体表面粗糙度越高,树脂与导体接触面积越大,附着力随之增加,这就是生产与设计的矛盾。关于不同粗糙度铜箔对高速PCB信号的影响,小胡那是体会最深。她说走巢湖环湖公路6公里,一路平坦道路开阔,开车那是刷刷而过,到了湖边也是6公里,一路坑坑洼洼,那速度就是龟速,路程一样,用时差很多,到达时间也差了很多,一目了然。后来客户电话打了过来,告诉小胡,工厂说不写铜箔类型,他们在生产时是多一种选择。小胡一时凝噎丽华喝了一口酒,满眼泪痕和温柔,老王说喝完这一杯,我们去河边走一走。细节经不起推敲,高速PCB的铜箔类型还请PCB工厂大方的展示出来,不要藏着掖着。建议按下面的层叠设计来确认工程。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/a74d4f075a1f4769bc940988c0839192~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=W04WaammmzqSDyaXNCeK%2F%2Fkar%2Bg%3D
所以有的工厂说这是多一种考虑,这样做真的好吗,你能接受吗。振河塔,高耸入云,说着这世间的正道和阳刚。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/8aa2d376b135433a8c10e7fe93551603~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1719220001&x-signature=m%2B%2FnLqOo2%2FFGbn5Xk%2FzfYXKWzcs%3D
另外说了这么多,忘记告诉大家一件事,RTF和HVLP铜箔在高速PCB层叠设计上,不但损耗有差异,价格上也有很大的不同,哪个更贵,朋友你知道吗。如果你还不清楚,那么好机会来了,这周五在合肥有一场高速PCB的技术研讨会,我们一起来聊聊这方面事。