在超厚銅的信號(hào)層走高速線是怎樣一種體驗(yàn)？
發(fā)布時(shí)間：2021-07-19 11:00
作者：一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
按正常的思維邏輯來說，高速信號(hào)的走線層一般都是0.5oz或者1oz，如果讓你親眼見到一個(gè)高速信號(hào)走到厚銅上，你會(huì)不會(huì)很驚（jing）喜（ya）！
高速信號(hào)為什么一般都會(huì)走在0.5oz的信號(hào)層上呢？拋開性能的要求不說，從加工的角度來看，0.5oz的層對(duì)于走線蝕刻，PP的流膠都會(huì)相對(duì)比較穩(wěn)定，而且對(duì)于設(shè)計(jì)來說，走線和走線之間的距離要求也不會(huì)過于嚴(yán)格，這樣的話一般來說加工出來的阻抗就會(huì)比較穩(wěn)定，偏差也不會(huì)太大。但是如果由于各種原因，走線走在了厚銅層上面，會(huì)發(fā)生什么事情呢？今天我們就給大家分享這樣一個(gè)“百里挑一”的案例。
這是客戶設(shè)計(jì)的一塊高速連接器的測(cè)試夾具板，顧名思義，就是用來進(jìn)行高速連接器的測(cè)試的。客戶的這款自研連接器的目標(biāo)速率是25Gbps，因此對(duì)于夾具的性能也要求能支持到至少20GHz的水平。其實(shí)這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)加工壓接都是客戶那邊自己完成的，本來我們高速先生是看不到這個(gè)案例的，只不過這款?yuàn)A具的性能很有問題，客戶才來求助我們高速先生，希望能幫忙定位問題。下面是客戶設(shè)計(jì)的測(cè)試夾具板，我們看到其中有一半的信號(hào)走線是在表層，通過SMA連接器連接到高速連接器。
原理和設(shè)計(jì)其實(shí)都很簡(jiǎn)單，但是問題在客戶回板測(cè)試后就立馬出現(xiàn)了。那就是表層線的阻抗居然過低?。?！客戶進(jìn)行了阻抗測(cè)試，發(fā)現(xiàn)表層的單端線走線普遍都偏低，甚至有的只有42歐姆左右！
這讓客戶大為不解，按理說，鏈路比較簡(jiǎn)單，相鄰很遠(yuǎn)的位置也沒有走線的串?dāng)_，而且走線的線寬也沒有很細(xì)，6mil的線寬很好去加工。這個(gè)案例交到高速先生這里后，我們也同樣進(jìn)行了阻抗測(cè)試，發(fā)現(xiàn)表層線的阻抗的確像客戶測(cè)試的那樣低！這個(gè)時(shí)候我們根據(jù)客戶的設(shè)計(jì)疊層和走線進(jìn)行了阻抗的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)按照該疊層和線寬進(jìn)行設(shè)計(jì)，阻抗的確能算到50歐姆。
那到底是走線的哪個(gè)因素出了問題呢？從肉眼上去看肯定是不能看出來的了。還好我司自己有板廠，因此我們能想到的方法就是讓板廠進(jìn)行切片，我們通過顯微鏡去看走線的實(shí)際結(jié)構(gòu)！ 經(jīng)過一番輾轉(zhuǎn)之后，我們終于完成了對(duì)這塊測(cè)試板的切片，果不其然，在這里我們找到了答案。我們對(duì)這些表層走線進(jìn)行了橫切面的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)該表層走線的銅厚居然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象，它居然做到了3.6mil?。。?/p>
我們?cè)诒韺泳€是使用0.5oz的基銅進(jìn)行電鍍，也就是我們經(jīng)常說的0.5oz+plating，一般來說完成電鍍后銅厚會(huì)在1.6mil左右。但是這個(gè)板子客戶的板廠居然活生生的做成了3.6mil，高速先生要不是親眼看到測(cè)試的結(jié)果，實(shí)在是難以置信！ 而且還不僅如此，線寬也從設(shè)計(jì)的6.5mil做成了9mil，要不是板材和介質(zhì)厚度還是對(duì)的，我們都覺得板廠是把這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)成了另外一個(gè)項(xiàng)目來做了。 然后我們根據(jù)切片測(cè)量到的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行阻抗的計(jì)算，計(jì)算出來的結(jié)果就和實(shí)際測(cè)試的阻抗結(jié)果很接近了。
這個(gè)案例其實(shí)很難理解客戶找的板廠是怎么去加工的，我們通過銅厚的巨大差異來初步判斷是板廠用了2oz的基銅進(jìn)行電鍍得到的3.6mil銅厚，另外也能看到走線也是被蝕刻得很不均勻。Anyway，這個(gè)案例再一次驗(yàn)證了微帶線的加工的確存在很多不確定性的因素，它的阻抗控制肯定是比帶狀線更有難度的，所以我們?nèi)绻褂梦Ь€去設(shè)計(jì)一些高速率，高精度的項(xiàng)目時(shí)一定要特別的注意哈！
