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Intel 高速PCB叠层选择指南

1年前浏览337

1、高速PCB叠层选择建议

  • 选择选择具有最低损耗角正切和较小介电常数的介电材料,例如:Megtron6 (df<0.002, εr=3.1)是一个合适的选择。

    • 当它们在供应商表征后变得可用时,诸如Megtron 6N/6G或 Tachyan 100G的介电材料都是很好的选择。

    • 25G+设计需要特别注意材料明细,包括玻璃纤维(Fiberglass),电介质矩阵(Dielectric Matrix)和铜(Copper)。在较高数据速率下的信号具有较高的频率单元,波长继续减小。应仔细考虑玻璃纤维图案,介质矩阵图案和铜图案的变化,因为较短的信号波长似乎会产生更多的不连续和反射。

  • 为高速信号布线选择较小的介电高度。

    • 它对跟踪阻抗目标要求更小的走线宽度。在选择较宽的走线宽度和较短的走线宽度之间总是有权衡的。较宽的宽度具有较少的趋肤深度和较低的插入损耗,但需要更多空间用于布线。

    • 它还导致更小的PCB高度以及更小的跳变导通高度,以实现最小的阻抗失配。

  • 对所有关键高速信号布线选择足够的带状线层(stripline layer)。

    • Intel建议对所有的关键高速信号(15 Gbps以上)使用带状线布线。

    • [[您可以在微带层(microstrip layer)上布线所有非关键高速信号(15 Gbps以下)。

    • 带状线布线与其他层有最大的隔离度(只要双方都是参考平面)。

  • Intel不建议使用双带状线布线,除非在两个带状线层上的信号布线都是垂直的。这意味着应避免差分对的纵向宽边耦合。

    • Intel建议Stripline优于Microstrip。如果选择了微带布线,那么Intel建议移除焊接掩模。

    • 带状线布线要求更小的走线宽度,这将导致更多的空间用于信号布线。

  • 对关键高速信号选择ground/signal/ground叠层组合。

    • ground/signal/ground组合的选择是可行的,只要在两个带状线层上的信号布线交叉都是垂直的,以最小化导致串扰的宽边耦合。

  • 选择足够的power/GND层来覆盖电源轨。



2、评估插入损耗


传输线有各种损耗,包括导体损耗,介电损耗,表面粗糙度损耗,趋肤深度损耗等。下表显示了各种材料,包括它们的介电常数和损耗角正切,表中提到的损耗角正切通常是根据材料数据手册在1 GHz上测量的。


材料

εr

Tan(δ)

Typical FR4

4

0.02

GETEK

3.9

0.01

Isola 370HR

4.17

0.016

Isola FR406

4.29

0.014

Isola FR408

3.70

0.011

Megtron 6

3.4

0.002

Nelco 4000-6

4.12

0.012

Nelco 4000-13 EP

3.7

0.009

Nelco 4000-13 EP SI

3.2

0.008

Rogers 4350B

3.48

0.0037


下图是各种介电材料的每一英寸走线长度的PCB走线衰减比较,走线宽度为5 mil,频率最高20 GHz。



在上图中,Megtron 6在28 Gbps上有每英寸0.85 dB平均损耗(Nyquist为14 GHz)。另一方面,Typical FR4在相同频率上有近似2dB损耗。


PCB衰减近似计算公式:

其中:

W=走线宽度(mil)

f=正弦波频率(GHz),对于指定数据速率等同于频率

Df=耗散因数

DK=介电常量


  • 在以上近似PCB衰减公式中没有考虑铜厚度,铜宽度越厚,走线阻力越少。


  • 由于制造公司的一些材料公差,Intel建议设计人员必须将一个平均+/-5%的制造公差考虑到图中得到的损耗中。


  • 一个平均表面粗糙度(近似2 µm)已包括在计算走线损耗衰减公式中。


为实现精准的损耗计算,Intel建议设计人员在传输损耗衰减上至少要有2.5D CAD分析,要考虑实际表面粗糙度,铜的厚度和频率依赖的介电材料。


材料

MEG4

MEG6

Tachyon100G

14 GHz上每英寸平均损耗

1.2 dB

0.85 dB

0.8 dB


总体而言,对于28 Gbps高速信号布线,MEG6和Tachyon100G是最好的选择。


参考:高速信号接口布局设计指南

☆ END ☆      

来源:EEDesign
电源电路芯片焊接Electric材料
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首次发布时间:2025-07-16
最近编辑:1年前
EE小新
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