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详解怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗及如何设计层叠结构.

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发表于 2011-7-12 11:50 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-14 15:06 编辑 / F" Y& r0 u7 m  W! _! |. k
) k( o6 D3 t# O3 ~) [1 A) `
一,首先给大家介绍一下Polar软件,Polar是专业计算阻抗的软件,其版本包括:Si6000,Si8000,及Si9000.
3 ]. O& H2 }3 \8 G9 ~6 Y2 i二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.
' j& i2 Z+ y# m; S' N% W. D, j  H       1.外层特性阻抗模型:3 `% p  E5 M: ?' }

( n# e5 Q: {& U2 |) K5 p1 N0 a       2.内层特性阻抗模型:
$ z/ _  E/ `  }) ?
" @0 Z5 @% s0 i
       3.外层差分阻抗模型:
& S( \8 p% r* d( \
+ S7 A: M; n2 V; H* y
       4.内层差分阻抗模型:5 x3 N, y& H' q: J1 O0 @
      . W; `) ?/ T' `0 J$ j) |( a$ V9 S, C
       5.共面性阻抗模型:包括(1)外层共面特性阻抗,(2)内层共面特性阻抗,(3)外层共面差分阻抗,(4)内层共面差分阻抗.
' }, R: b4 _  x/ M! i& X
9 r1 {; |* @5 `# `  }* x  z
三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),2 a* e4 ^8 @4 e+ r# X! q
       每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的FR-4板材一般有:生益,建滔,联茂等板材供应商.生益FR-4的芯板根据板厚来划分有:0.10MM ,0.15MM,,0.2MM ,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM等,包括有H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:0.10MM 1/1OZ的芯板,其0.10MM是指介质的厚度,其总厚度应为0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:0.15MM 1/1OZ的芯板,其总厚度是:0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而0.2MM 1/1OZ的芯板,其总厚度就是0.2MM,它的介质厚度应为:0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM.: X: g" h$ ]# ^+ N$ p
       半固化片(即PP),一般包括:106,1080,2116,7628等,其厚度为:106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.
9 E1 c, f) ?; ~, _% `9 S1 D0 S; `- z当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.! R- J# B* n  X7 N2 s
       后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的PP厚度汇总给大家,以便学习用Polar软件计算阻抗及层叠结构时使用!( S; o" ]. X; |: y: j' @% a- F- O
四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:
" u: S0 ^9 v, }; l9 V      首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求!( ?6 |" M3 n) b2 o8 C0 X! U
五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:  w) [; T1 F7 o( i) i5 ~5 Z6 b
     1.四层板板厚1.6MM,外层信号线要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.其设计结构详见:4层板1.6MM阻抗设计.jpg,其中H1代表的是信号层与参考层之间的介质厚度,即L1与L2之间的厚度为3.2MIL,Er1为板材的介电常数,FR-4通常为4.2-4.6,W1称为下线宽,W2称为上线宽,一般认为W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意S1<2W)为两根差分线之间的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL。Zdiff为阻抗值。Calculate为计算按钮,各因素是可以互相推算的,例如我们要控制50欧姆的阻抗,线宽为5MIL,H1需要多少呢?在Polar软件中找到特性阻抗模型,把相应要求值写上去,再按H1后面的Calculate为计算按钮,H1的值就计算出来了.大家可以利用Calculate为计算按钮去相互推算试一下。
- ^# M. R- I0 T% Y4 c% a8 R4 c. a      其中3.2MIL是由两张106的PP组合而来,48.42MIL指的是1.3MM 1/1OZ的芯板的介质厚度,具体是这样得来:1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL.一般层压厚度需比成品板厚小0.1MM左右,例如成品板厚1.6MM,而我们计算层压厚度一般不也许大于1.5MM,此结构的层压厚度为:0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM.即刚好满足成品板厚1.6MM的要求。
* g2 {( |/ m4 X3 ^# |/ K$ I5 \      2.六层板板厚1.2MM,信号层要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.具体详见:6层板1.2MM阻抗设计1.jpg和6层板1.2MM阻抗设计2.jpg,阻抗模型中H2=29.94MIL是怎样得来?5.1+1.2+22.44+1.2=29.94MIL,其中22.44MIL即由3张7628的PP组合,0.19MMX3=0.57MMX39.37=22.44MIL,所以其层压厚度为:0.08MMX2+0.2MMX2+0.49MM+0.035MM=1.085MM.(纠正一个错误:层压结构中0.57MM应改为0.49MM),成品板厚才是1.2MM.0.49MM是由7628*2+2116组合.
( J  e: O+ b% j# l6 Z, f六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:
8 r& E! L% G% b7 J    下载地址: 亮腾资讯网
' S  M0 V  Q& p     SI9000 V7.1  阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.1! D; ~8 U( ?& F9 C( _; D
A:点击setup.exe安装完毕。
/ l4 G# n& Y8 WB:打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
: ]6 k7 P# u, R. @Si9000m是全新的边界元素法场效解算器,建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。0 H# w, W5 u* V" o( |& k
Si9000m增加了增强型建模功能,以便预测多介质PCB层的最终阻抗,同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。 & Q- l: G2 m, @7 y' s  K
建模时常常忽略了表面涂层,Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。这是一种更好的解决方案,可根据电路5 Y4 R; s9 \' P6 f
板采用的特殊阻焊方法进行定制。新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。(偶模阻抗是当两条传输线对都采用相
( x. V/ R4 l1 o6 J3 Z# r  {同量值、相同极性的信号驱动时,传输线一边的特性阻抗。)在USB2.0和LVDS等高速系统中,越来越需要控制这些
6 c$ F2 l% Y4 {' j4 q: G7 v- F特征阻抗
( C; J, D$ L6 V! \( v! b5 C: |七,怎样正确选择阻抗模型:
# o; x& C. n7 a6 I" ]     大家在计算阻抗时,首先要选择正确的阻抗模型是非常重要的!那么怎样选择正确的阻抗模型呢?首先我们必须了解每一个模型所代表的意思,什么情况下采用这种模型?
2 p: X7 ]5 N( l9 v- K     1.外层特性阻抗模型:外层特性阻抗模型是外层线路中某根线需要控制一般为50欧姆的阻抗,例如:一个四层板,板厚1.6MM,TOP层和BOTTOM层上5MIL的线需控制50欧姆的特性阻抗.! [) \# e! o: X$ q$ e% X
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0 t1 ~, e) u$ t; r' A

特性阻抗.jpg (112.37 KB, 下载次数: 1012)

外层特性阻抗

外层特性阻抗

内层特性阻抗.jpg (122.42 KB, 下载次数: 744)

内层特性阻抗

内层特性阻抗

外层差分阻抗.jpg (120.93 KB, 下载次数: 522)

外层差分阻抗

外层差分阻抗

内层差分阻抗.jpg (133.4 KB, 下载次数: 556)

内层差分阻抗

内层差分阻抗

外层特性共面阻抗.jpg (109.05 KB, 下载次数: 695)

外层特性共面阻抗

外层特性共面阻抗

内层特性共面阻抗.jpg (109.28 KB, 下载次数: 555)

内层特性共面阻抗

内层特性共面阻抗

外层差分共面阻抗.jpg (99.69 KB, 下载次数: 558)

外层差分共面阻抗

外层差分共面阻抗

内层差分共面阻抗.jpg (122.52 KB, 下载次数: 640)

内层差分共面阻抗

内层差分共面阻抗

4层板1.6MM阻抗设计.jpg (187.35 KB, 下载次数: 677)

4层板1.6MM阻抗设计

4层板1.6MM阻抗设计

6层板1.2MM阻抗设计1.jpg (105.44 KB, 下载次数: 492)

6层板1.2MM阻抗结构图

6层板1.2MM阻抗结构图

6层板1.2MM阻抗设计2.jpg (162.07 KB, 下载次数: 579)

6层板1.2MM阻抗示意图

6层板1.2MM阻抗示意图

点评

支持!: 5.0
支持!: 5
学习了!  发表于 2013-8-7 12:53
  发表于 2012-4-12 17:09

评分

参与人数 15贡献 +81 收起 理由
xin_yu + 5
shirly229 + 5
ted0925 + 5
alex-pcb + 5
zhuyt05 + 10 谢谢分享
coyoo + 5 感谢分享
elm99 + 2
xinjichener + 2
T45524093 + 10 学习了,谢谢。
cccccc32 + 5
me109 + 2
bluemare + 5
zly8629481 + 5 原创内容
kingdom + 5 感谢分享
deargds + 10 感谢分享

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 楼主| 发表于 2018-2-7 17:49 | 只看该作者
很多年没上EDA365了!此帖又开放了吗?谢谢大家关注!

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 楼主| 发表于 2011-7-24 10:31 | 只看该作者
+ h2 a& o( c' T9 q2 ?
今天给大家讲一下三种内层特性阻抗模型及区别:
& X( _$ E% C) H; p7 l

& C7 V! \5 ?- c- K0 |9 s1 n. D" B! c' j(1),参考上下临近层的阻抗模型如下:
file:///C:/DOCUME~1/liuyian/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-11814.png
例如:8层板中,L3层为信号层需控制阻抗,参考L2L4层,这时我们选用此模型计算阻抗.

/ J1 N" V- G' e" x(2),有隔层参考的第一种模型如下:

7 x1 V. @, d0 `, I' ~; [8 H: t
+file:///C:/DOCUME~1/liuyian/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12161.png
例如:6层板中,L3L4层为信号层需控制阻抗,参考L2L5层,这时L3L4选用此模型计算阻抗.
           
      (3),有隔层参考的第二种模型如下:
file:///C:/DOCUME~1/liuyian/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12490.png
例如:8层板中,L4L5层为信号层需控制阻抗,参考L3L6层,这时L4L5选用此模型计算阻抗.
, N1 d) G1 ~6 ?7 g
类似内层差分阻抗及共面性阻抗都有这三种形式的阻抗模型,这里就不跟大家多讲了!
大家一定要特别注意有隔层参考的两种阻抗模型的区别,以便正确的选择阻抗模型.

点评

真不错,学习一下  详情 回复 发表于 2022-10-26 15:11
1B2A,2B1A有什么区别啊?请跟大家多讲一下啊?好像你一直用的是1B2A。 还有,前面就是6层板内层的阻抗的时候,没有用1B2A,2B1A,而是用了1B1A,为什么啊?郁闷中......  发表于 2012-8-6 18:28

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 楼主| 发表于 2011-7-22 09:21 | 只看该作者
你好!关于第一点,48.42MIL指的是1.3MM 1/1OZ的芯板的介质厚度,我们现在计算的是此芯板的介质厚度,并不需要考虑的蚀刻的因素啊。所以0.035MM=1.4X0.0254,而并不是:1.2x0.0254=0.03048. 而为了精确计算阻抗我们规定:“T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL".作这样的规定目的是为了精确计算阻抗啊!

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发表于 2011-7-22 00:50 | 只看该作者
关于四层板的板后计算的两点疑问:
7 A3 t6 f8 G5 c5 [9 `; \1."48.42MIL指的是1.3MM 1/1OZ的芯板的介质厚度,具体是这样得来:1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL." 根据楼主之前的说法“T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL"参考层应该是内层,1.2x0.0254=0.03048,而非0.035,这个0.035是怎么算出来的呢?
$ k+ K5 Y- |0 l* p7 y6 |2.“此结构的层压厚度为:0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM”根据EXCEL表格中L1和L4两个外层的铜厚都是1oz,再根据楼主的说法“T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL"铜厚应该是2x1.4x0.0254=0.07112mm,而非0.035mm.也许楼主是根据EXCEL表格中top和bot都是18um得出的0.035mm,但是1OZ铜根据楼主的说法,怎么也得不出0.018mm的铜厚啊?外层1.4x0.0254=0.03556mm;内层1.2x0.0254=0.03048mm.
; C5 x  ^) R& ^8 M望楼主和各位指点一下,谢先。
1 @8 [) Q/ `! v! M# z3 ?- t8 f7 n! f

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发表于 2011-7-13 13:50 | 只看该作者
支持。这个帖子一定火起来。

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8#
发表于 2011-7-12 16:39 | 只看该作者
此贴必火,先占位支持了,谢谢分享
  • TA的每日心情
    开心
    2021-8-19 15:42
  • 签到天数: 21 天

    [LV.4]偶尔看看III

    9#
    发表于 2011-7-12 17:19 | 只看该作者
    端板凳来座学习
  • TA的每日心情
    无聊
    2021-12-20 15:47
  • 签到天数: 15 天

    [LV.4]偶尔看看III

    10#
    发表于 2011-7-12 17:31 | 只看该作者
    看这个吧,这个更详细。* P: M6 b! J! Z7 R
    https://www.eda365.com/thread-48261-1-1.html

    该用户从未签到

    11#
    发表于 2011-7-13 11:33 | 只看该作者
    谢谢分享

    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2011-7-13 11:42 | 只看该作者
    谢谢deargds的评分,有不妥之处还望大家指正.

    该用户从未签到

    13#
    发表于 2011-7-13 11:47 | 只看该作者
    占一层

    该用户从未签到

    14#
    发表于 2011-7-13 11:54 | 只看该作者
    看了就回帖( \% G8 B3 X; I3 f8 w9 I+ e

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2011-7-13 11:56 | 只看该作者
    谢谢!

    该用户从未签到

    16#
    发表于 2011-7-13 11:57 | 只看该作者
    回复 liuyian2011 的帖子
    5 l% _5 v' M; V" l% U5 b8 \
    ) L' t5 [, k0 ]6 _谢谢分享!非常感谢

    该用户从未签到

    17#
     楼主| 发表于 2011-7-13 12:03 | 只看该作者
    不用谢啊!请问一下大家我怎样才能一直使用编辑?因为我只有有空的时候才能陆续为大家讲解,为了方便大家查看,最好是我能长期使用编辑功能。好象过几天我就不能编辑自己发的帖子了?

    该用户从未签到

    18#
    发表于 2011-7-13 12:11 | 只看该作者
    支持LZ,谢谢分享

    该用户从未签到

    19#
    发表于 2011-7-13 12:14 | 只看该作者
    不错,不错,这东西可以

    该用户从未签到

    20#
    发表于 2011-7-13 12:26 | 只看该作者
    好东西啊!
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