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      在超厚銅的信號層走高速線是怎樣一種體驗?

      來源:一博自媒體 時間:2021-7-19 類別:微信自媒體

      公眾號:高速先生
      作者:黃剛

      按正常的思維邏輯來說,高速信號的走線層一般都是0.5oz或者1oz,如果讓你親眼見到一個高速信號走到厚銅上,你會不會很驚(jing)喜(ya)!
       
      高速信號為什么一般都會走在0.5oz的信號層上呢?拋開性能的要求不說,從加工的角度來看,0.5oz的層對于走線蝕刻,PP的流膠都會相對比較穩定,而且對于設計來說,走線和走線之間的距離要求也不會過于嚴格,這樣的話一般來說加工出來的阻抗就會比較穩定,偏差也不會太大。但是如果由于各種原因,走線走在了厚銅層上面,會發生什么事情呢?今天我們就給大家分享這樣一個“百里挑一”的案例。
       
      這是客戶設計的一塊高速連接器的測試夾具板,顧名思義,就是用來進行高速連接器的測試的??蛻舻倪@款自研連接器的目標速率是25Gbps,因此對于夾具的性能也要求能支持到至少20GHz的水平。其實這個項目的設計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案例的,只不過這款夾具的性能很有問題,客戶才來求助我們高速先生,希望能幫忙定位問題。下面是客戶設計的測試夾具板,我們看到其中有一半的信號走線是在表層,通過SMA連接器連接到高速連接器。

      原理和設計其實都很簡單,但是問題在客戶回板測試后就立馬出現了。那就是表層線的阻抗居然過低?。?!客戶進行了阻抗測試,發現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,鏈路比較簡單,相鄰很遠的位置也沒有走線的串擾,而且走線的線寬也沒有很細,6mil的線寬很好去加工。這個案例交到高速先生這里后,我們也同樣進行了阻抗測試,發現表層線的阻抗的確像客戶測試的那樣低!這個時候我們根據客戶的設計疊層和走線進行了阻抗的計算,發現按照該疊層和線寬進行設計,阻抗的確能算到50歐姆。
      那到底是走線的哪個因素出了問題呢?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行切片,我們通過顯微鏡去看走線的實際結構!
       
      經過一番輾轉之后,我們終于完成了對這塊測試板的切片,果不其然,在這里我們找到了答案。我們對這些表層走線進行了橫切面的測量,發現該表層走線的銅厚居然遠遠超出了我們的想象,它居然做到了3.6mil?。?!
      我們在表層線是使用0.5oz的基銅進行電鍍,也就是我們經常說的0.5oz+plating,一般來說完成電鍍后銅厚會在1.6mil左右。但是這個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試的結果,實在是難以置信!
       
      而且還不僅如此,線寬也從設計的6.5mil做成了9mil,要不是板材和介質厚度還是對的,我們都覺得板廠是把這個項目當成了另外一個項目來做了。
      然后我們根據切片測量到的數據再次進行阻抗的計算,計算出來的結果就和實際測試的阻抗結果很接近了。
      這個案例其實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,這個案例再一次驗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,所以我們如果要使用微帶線去設計一些高速率,高精度的項目時一定要特別的注意哈!


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