详解怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗及如何设计层叠结构.

liuyian2011

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. z/ M* ?* n8 H( r& m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.
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.
! G; [1 D8 X: E6 C7 S       1.外层特性阻抗模型:
2 ?2 L9 z6 H5 H) j6 Q7 d
       2.内层特性阻抗模型:

/ ?8 {. ?. c# v% `* I  a) p& ]1 D7 W       3.外层差分阻抗模型:
$ ^1 |: k. S7 v# c4 o# H
( _* L  q5 X% y, l- a) y       4.内层差分阻抗模型:
3 B1 @5 S+ |$ e6 [" B      
       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.

三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),
       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.
; h) c& B% p7 A9 _! M8 j       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.
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.
       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!
四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:
( e6 n6 b  b4 v0 i+ g" 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!
五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:
) m" W0 W: U( Z* ~+ k7 u. y4 D     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。
      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。
      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.
六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:
    下载地址: 亮腾资讯网
     SI9000 V7.1  阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.1
A：点击setup.exe安装完毕。
7 u# m" E" ^2 s( Q8 T& ?- SB：打开SI9000，指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
9 q  A5 o; A) v. c2 y8 j0 d1 ~& wSi9000m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。
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。
7 ]) n4 ^1 Y7 B1 g- L- p" y8 g% a4 v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
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
+ \- e" u9 p6 z6 [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
特征阻抗。
- ]% g0 i6 y7 B七,怎样正确选择阻抗模型:
     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?
: s- Y2 }' P9 f$ w: g6 r2 `     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.
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liuyian2011

很多年没上EDA365了！此帖又开放了吗？谢谢大家关注！

liuyian2011

/ `/ m$ [/ `# D2 o7 F今天给大家讲一下三种内层特性阻抗模型及区别:

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(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L2和L4层，这时我们选用此模型计算阻抗.

(2),有隔层参考的第一种模型如下:

' _4 t# E/ z+ i

+file:///C:/DOCUME~1/liuyian/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12161.png

例如:6层板中,L3和L4层为信号层需控制阻抗，参考L2和L5层，这时L3和L4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,L4和L5层为信号层需控制阻抗，参考L3和L6层，这时L4和L5选用此模型计算阻抗.

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.

liuyian2011

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!

rabbitpan0317

关于四层板的板后计算的两点疑问：
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？
& H2 _& ]  U) P9 D2.“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.
6 i1 |% t! ^$ s7 V( T望楼主和各位指点一下，谢先。

cfj888

支持。这个帖子一定火起来。

lingdu0001

此贴必火，先占位支持了，谢谢分享

szkalwa

端板凳来座学习

sinsai

看这个吧，这个更详细。
https://www.eda365.com/thread-48261-1-1.html

PP2008

谢谢分享

liuyian2011

谢谢deargds的评分，有不妥之处还望大家指正.

ai小叶

占一层

zrnjty

看了就回帖
0 R/ O3 E: Z& D1 \

nage0228

谢谢！

cccccc32

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& b5 ^  M( u8 `6 b8 @& b
9 H% G  x- ~2 Y9 L& z$ n谢谢分享！非常感谢

liuyian2011

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?

zhuyt05

支持LZ,谢谢分享

cao132131

不错，不错，这东西可以

clk

好东西啊！