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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 2 [" ?$ u, o1 h1 F! x, `

8 W  y/ `4 K: W7 j' Y, i  W/ U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.* R0 f3 g" W. Q- [) [. X
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.+ u5 A' S! O& M6 C: _  M, Y5 _. f
       1.外层特性阻抗模型:8 j7 A# ?! B  K. A0 M- i: O

3 n- i" S9 s- H# @( o2 U       2.内层特性阻抗模型:* S6 Y" x3 P" O5 P* x) ^
: {/ M% q/ u" e# [$ z5 m1 Z
       3.外层差分阻抗模型:) ^( j/ l2 N# i( G4 v6 X( C; {  {( [

7 |$ @* T( |) T2 p       4.内层差分阻抗模型:
( a9 p& a- y! w; D+ \. p8 K
      
" ^4 P+ Y* S6 E& w* C) o       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.1 J) p& U3 Q6 a
4 j4 c7 e; U! E8 f" H1 k
三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),
' @6 Q2 `; P  W! v3 }' r' ]7 c6 G       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.; c; I: `, Z; V1 q
       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.0 k6 q" n' Y0 K3 F* \
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./ S4 g0 k% f8 S4 E" I
       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!
2 d3 F: d, t6 L3 c: \( F2 e. m  _5 X四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:
/ o: d$ |6 R% M      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!
& j* N+ h; Q; f. j五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:
$ i& `- z" |2 F1 X1 j; `2 ~2 _4 [     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。
0 N  X# q8 U! }& R      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。
1 x% [5 {5 b& f      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.
' A  x$ b! A( W' w& e" k" |2 G六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:
# Z/ m  t) e9 X$ N3 T: T8 m* Z    下载地址: 亮腾资讯网
5 L$ ~9 S. ?! F& ~  T( k     SI9000 V7.1  阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.1
' a0 f1 Q- u- [5 P/ u1 D# RA:点击setup.exe安装完毕。
% r% t; V- t7 lB:打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
' C, e* ~' E2 }- e" G, ISi9000m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。: d) I' B' ?+ w, d1 N
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。
: U0 z& A5 b! N9 n- ~+ s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
2 p0 K4 b  n0 ?0 R) I. U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3 X( Q' B# D/ O, b
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
+ b* w$ b; U& u  n特征阻抗* j+ e3 v. a( A  @' p
七,怎样正确选择阻抗模型:1 N8 }) R% h3 l" Z/ y" y
     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?; z# Z' z. e1 A0 s6 {
     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.% o6 @' o8 F$ @4 j, o
游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
, U! b# O7 i) O( p: W. N

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

% ~7 m7 f+ y0 r今天给大家讲一下三种内层特性阻抗模型及区别:
: L  J! I4 L, @/ u/ A0 V  A! Z; Z

0 W+ A1 m# c8 R# O6 t+ [(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.

7 C0 y* J0 S; G1 Z9 t6 h" b(2),有隔层参考的第一种模型如下:
- o5 A$ t" ]7 P: i
+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.
/ K- R5 N4 K( M. l
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:
' N1 `; b, r, i6 V* Y2 B1."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?
  ~/ N0 Y$ ?6 m: t' F+ i, c2.“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.; ^' m! P! q4 E. p6 l' B' m
望楼主和各位指点一下,谢先。) j7 }7 \7 S- g5 l; _+ R, @  |

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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。3 W1 i. ?* X! J0 ]" ]
    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
    # l! J) m1 f3 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1 U$ M* ?, O# P2 q% m6 t( r/ j

    ) E6 l9 F, t3 Z' o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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