摘要：PCB信號(hào)傳輸?shù)母哳l和高速化發(fā)展對(duì)印制電路板材料的選擇、設(shè)計(jì)及制作提出了更高的要求，尤其是100G骨干網(wǎng)的發(fā)展，印制電路板上差分阻抗線要實(shí)現(xiàn)25Gbps的傳輸速率。當(dāng)系統(tǒng)總線上的信號(hào)速率提升到Gbps級(jí)別時(shí)，之前電子工業(yè)界認(rèn)為的PCB介質(zhì)層是均勻的假設(shè)不再適用，PCB介質(zhì)層是由嵌在環(huán)氧樹(shù)脂中的玻纖束交織混合而成，玻璃纖維束之間的間隙會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)層相對(duì)介電常數(shù)的局部變化（玻纖效應(yīng)），在高速傳輸時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不可忽視的影響。本文分析探討了不同規(guī)格玻纖布的玻纖效應(yīng)對(duì)傳輸線阻抗波動(dòng)的影響及其對(duì)差分信號(hào)Skew值的影響程度，對(duì)比了扁平玻纖布及NE-Glass玻纖布對(duì)阻抗波動(dòng)及差分Skew的改善效果，并分析了不同布線方式對(duì)Skew值的改善，提出了減少差分Skew的處理方法，可為高速信號(hào)傳輸?shù)倪x材及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：玻纖效應(yīng) ；高速信號(hào)；阻抗波動(dòng)；差分Skew

01/前言

無(wú)線通訊、電子信息產(chǎn)品的不斷升級(jí)換代及信號(hào)傳輸?shù)母咚倩⒏哳l化發(fā)展，對(duì)PCB阻抗控制和信號(hào)完整性提出了更高的要求。目前，骨干網(wǎng)傳輸速率已經(jīng)高達(dá)100Gbps，相應(yīng)的PCB單通道傳輸速率高達(dá)10Gbps或25Gbps，且信號(hào)傳輸速率還在不斷的朝著高速化方向發(fā)展。對(duì)于PCB板上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，電子工業(yè)界應(yīng)用的包括FR4在內(nèi)的許多電介質(zhì)材料，在低速低頻傳輸時(shí)一直被認(rèn)為是均勻的。但當(dāng)系統(tǒng)總線上電子信號(hào)速率達(dá)到Gbps級(jí)別時(shí)，這種均勻性假設(shè)不再成立，此時(shí)交織在環(huán)氧樹(shù)脂基材中的玻璃纖維束之間的間隙引起的介質(zhì)層相對(duì)介電常數(shù)的局部變化將不可忽視，介電常數(shù)的局部擾動(dòng)將使線路的時(shí)延和特征阻抗與空間相關(guān)，從而影響高速信號(hào)的傳輸[1-3]。目前，國(guó)內(nèi)外PCB廠家對(duì)玻纖效應(yīng)影響信號(hào)質(zhì)量研究很少關(guān)注，對(duì)于玻纖布結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)的影響研究也只停留在理論分析階段。基于FR4測(cè)試基板的測(cè)試數(shù)據(jù)表明，由于微帶線與玻纖束相對(duì)位置差異，導(dǎo)致測(cè)量所得的傳輸線有效介電常數(shù)波動(dòng)較大，最大、最小值之差最大可以達(dá)到△εr=0.4。盡管這些空間擾動(dòng)看上去較小，它會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)速度為5-10Gbps的差分傳輸線[4]。

本文先對(duì)目前電子玻纖及其帶來(lái)的玻纖效應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)介，并通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析探討了不同規(guī)格玻纖布的玻纖效應(yīng)對(duì)傳輸線阻抗波動(dòng)的影響及其對(duì)差分信號(hào)Skew值的影響程度，對(duì)比了扁平玻纖布及NE-Glass玻纖布相對(duì)于常規(guī)玻纖布對(duì)傳輸線阻抗波動(dòng)及差分Skew的改善效果，并分析了不同布線方式對(duì)Skew值的改善，提出了減少差分Skew的處理方法，可為高速信號(hào)傳輸?shù)倪x材及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。

1.1 電子玻纖簡(jiǎn)介

印制電路板的基礎(chǔ)材料是覆銅板，目前最常用的FR4覆銅板是以電子玻纖布為增強(qiáng)材料，浸以環(huán)氧樹(shù)脂，單面或雙面覆以一定厚度的銅箔，經(jīng)熱壓處理而成的板狀材料。玻纖布是基板材料的骨架，它可以提高基板材料的強(qiáng)度，同時(shí)維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。目前，覆銅板中應(yīng)用的電子玻纖布主要有E-玻纖布（Electrical Glass, E-glass）、扁平E-玻纖布（Miracle Super Glass, MS-glass）和NE-玻纖布（NE-glass）三種。

常規(guī)的E-glass是由玻纖紗織布而成的，即采用經(jīng)紗（warp）和緯紗（waft）織成“網(wǎng)狀”布，這種類(lèi)型的玻纖布存在高密度玻璃纖維區(qū)、低密度玻璃纖維區(qū)和無(wú)玻纖區(qū)（如圖1所示）。由圖1可以看出，經(jīng)緯紗交接點(diǎn)為高密度玻纖區(qū)，單根紗（經(jīng)紗或緯紗）區(qū)域?yàn)榈兔芏炔＠w區(qū)，經(jīng)緯紗之間的空隙即為無(wú)玻纖區(qū)。由于E-glass具有良好的電氣絕緣性和機(jī)械性能，且價(jià)格較為低廉，目前在基板材料中應(yīng)用最多。
隨著電子技術(shù)的快速進(jìn)步和產(chǎn)品的不斷更新，玻纖增強(qiáng)技術(shù)遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，例如：加工制作過(guò)程激光微孔品質(zhì)不好、耐受陽(yáng)極性纖維漏電性能差。近年來(lái)，很多電子產(chǎn)品的工作主頻率達(dá)到GHz以上，由于增強(qiáng)玻纖束間存在間隙，介質(zhì)均一性差，導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過(guò)程中發(fā)生扭曲變形。針對(duì)這些問(wèn)題，催生了電子玻纖布的開(kāi)纖技術(shù)（開(kāi)纖玻纖布形貌如圖2所示）。開(kāi)纖技術(shù)主要是指在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電子玻纖布進(jìn)行扁平化處理，提高其表面積。玻纖經(jīng)過(guò)開(kāi)纖或扁平化處理后，使原來(lái)常規(guī)的E-玻纖布的經(jīng)紗和緯紗的玻璃纖維束散開(kāi)并更均勻地分散，由此得到的玻纖布即為開(kāi)纖E-玻纖布和扁平E-玻纖布（如圖3所示）。經(jīng)過(guò)開(kāi)纖或扁平化處理后，玻纖的表面積增大，其與樹(shù)脂的接觸面積增大，有助于提升玻纖與樹(shù)脂的浸透速度，增強(qiáng)結(jié)合力。同時(shí)，玻纖布經(jīng)過(guò)開(kāi)纖或扁平化處理后，經(jīng)、緯紗之間的空隙變窄、單股紗的寬度增加，且交接點(diǎn)更加平滑[5, 6]。相對(duì)于開(kāi)纖E-玻纖布來(lái)說(shuō)，扁平E-玻纖布經(jīng)緯紗之間的間隙更小，玻纖更加平整，因此扁平E-玻纖布具有更均勻的玻璃纖維分布。

NE-玻纖布是日本日東紡織株式會(huì)社（Nitto Boseki Co., Ltd）為印制電路板研發(fā)的低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗角正切的玻璃纖維，與E-玻纖布相比，NE-玻纖布具有更低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗（如表1所示）、更低的熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和較高的硬度，其介電常數(shù)可達(dá)到4.4（1MHz條件下）。同時(shí)，與E-玻纖布相比，NE-玻纖布也具有更加均勻的玻璃纖維分布。因此，NE-玻纖布常用于制作高性能信號(hào)傳輸產(chǎn)品。表1 E-glass與NE-glass性能參數(shù)[3]

1.2 玻纖效應(yīng)
PCB的介質(zhì)層由嵌在環(huán)氧樹(shù)脂中的玻纖布交織混合組成的，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由于玻纖布的相對(duì)介電常數(shù)與環(huán)氧樹(shù)脂存在較大差異（一般環(huán)氧樹(shù)脂的介電常數(shù)在3左右，玻纖布的介電常數(shù)在6左右），因此該介質(zhì)層的介電常數(shù)取決于玻璃纖維與樹(shù)脂的介電常數(shù)及其在介質(zhì)層中所占的體積比，其計(jì)算公式如式1所示。

εr=εresinVresin+εglassVglass=εresinVresin+εglass*(1-Vresin) （式1）

其中，εresin和εglass分別為環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維的介電常數(shù)，Vresin和Vglass分別為環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維的體積比。

對(duì)于PCB介質(zhì)層來(lái)說(shuō)，其介電常數(shù)差異主要取決于使用的玻纖布類(lèi)別。在信號(hào)傳輸以低頻為主的時(shí)代，人們一直認(rèn)為PCB介質(zhì)層是均勻的，玻纖布對(duì)PCB電氣性能的影響極小。但當(dāng)PCB傳輸?shù)男盘?hào)頻率高達(dá)數(shù)GHz時(shí)，介質(zhì)層局部特性的擾動(dòng)使均勻電介質(zhì)假設(shè)不再可行。表2指出了常見(jiàn)玻纖布經(jīng)緯紗線的寬度及其間隙大小，以3313玻纖為例，其經(jīng)緯向玻纖束之間的間距是3.1×5.3mil。從表2數(shù)據(jù)不難看出玻纖束的尺寸要比線路板上傳輸線寬度要大（目前多數(shù)傳輸線寬度在10mil以下），由于目前多數(shù)布線策略是將系統(tǒng)總線中的傳輸線與基板邊緣成0o或者90o角方向布線，這樣會(huì)導(dǎo)致傳輸線方向與玻纖束的經(jīng)緯向相平行，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)以下幾種極限情況（如圖5所示）：①傳輸線在經(jīng)向玻纖束正上方；②傳輸線在緯向玻纖束正上方；③傳輸線在兩根經(jīng)向玻纖束中間；④傳輸線在兩根緯向玻纖束中間。表2 常見(jiàn)玻纖布參數(shù)

注：50ohm阻抗為單端微帶線，且微帶線下方只有單張PP。

由于玻纖束的介電常數(shù)與環(huán)氧樹(shù)脂相差較大，因此板面不同位置處介質(zhì)層的介電常數(shù)存在一定的差異（如圖6和圖7所示），從而會(huì)導(dǎo)致板面不同位置阻抗產(chǎn)生差異，增加阻抗精度控制的不確定性[4]。同時(shí)，同一阻抗線，由于不同位置介電常數(shù)不均勻，使TDR曲線出現(xiàn)較大波動(dòng)，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。

由于玻璃纖維束之間存在明顯的間隙，在PCB設(shè)計(jì)、制作時(shí)，信號(hào)線的介電常數(shù)具有不確定性。對(duì)于差分信號(hào)線來(lái)說(shuō)，可能存在的一種情況是：差分信號(hào)線線路（D+）布在玻璃纖維束上，而線路（D-）布在玻璃纖維束的間隙上（如圖8所示），這樣會(huì)導(dǎo)致線路（D+）相比于線路（D-）來(lái)說(shuō)有著較高的有效介電常數(shù)和較低的阻抗（Z0）[2,7]。因此，當(dāng)同一對(duì)差分信號(hào)傳輸在不同介質(zhì)上（玻纖束的Er約為6，樹(shù)脂材料的Er約為3），兩根差分信號(hào)線的介電常數(shù)不一致，由于信號(hào)傳輸速度與介質(zhì)層介電常數(shù)的平方根成反比，會(huì)使兩根差分信號(hào)線產(chǎn)生不同的信號(hào)延遲，導(dǎo)致差分信號(hào)偏斜失真（如圖9所示）。有資料表明，玻纖效應(yīng)導(dǎo)致的差分偏斜失真可達(dá)3ps/inch~10ps/inch。另外，高速率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，偏斜失真（Skew）會(huì)導(dǎo)致共模式電壓增加和相應(yīng)的差分信號(hào)降低，且產(chǎn)生的交流共模（ACCM）效應(yīng)成為系統(tǒng)里串?dāng)_（Crosstalk）和EMI的來(lái)源。

02/試驗(yàn)方法

2.1 主要材料與儀器

材料：各種規(guī)格芯板及半固化片（106、1035、1080、2116和3313）。

儀器：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）、金相顯微鏡。

2.2 試驗(yàn)方法

（1）玻纖效應(yīng)對(duì)阻抗波動(dòng)的影響及其改善

通過(guò)切片測(cè)試不同規(guī)格PP（1035、1078、1080、2116、3313）經(jīng)、緯向玻纖束的玻纖寬度、間距，從而為實(shí)驗(yàn)圖形設(shè)計(jì)提供依據(jù)。試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)多組單端微帶線，微帶線間距設(shè)計(jì)為玻纖束寬度基礎(chǔ)上加0.4mil，從而獲得跨在玻纖束不同位置的單端阻抗線（如圖10所示），然后測(cè)試單端微帶線的阻抗，計(jì)算不同位置介電常數(shù)，并比較其差異。

試板流程設(shè)計(jì)：開(kāi)料→內(nèi)層干膜→內(nèi)層蝕刻→AOI→棕化→層壓→鉆孔→去毛刺→沉銅→板鍍→負(fù)片電鍍→負(fù)片干膜→負(fù)片蝕刻→AOI→阻焊→沉金→銑板→……

（2）玻纖效應(yīng)對(duì)差分Skew的影響及其改善
玻纖布經(jīng)過(guò)開(kāi)纖處理后，表面相對(duì)平整，經(jīng)、緯紗之間的空隙更小，使PCB中玻纖與樹(shù)脂相對(duì)均勻，當(dāng)傳輸線處于玻纖束不同位置時(shí)，其阻抗和損耗應(yīng)差異較小。試驗(yàn)設(shè)計(jì)多組差分微帶線，采用不同規(guī)格的玻纖布（E-Glass、扁平開(kāi)纖布及NE-Glass），確定玻纖布規(guī)格對(duì)差分Skew值的影響，并通過(guò)圖形旋轉(zhuǎn)、采用扁平玻纖布、NE-Glass玻纖改善差分Skew的效果。

試板流程設(shè)計(jì)：開(kāi)料→內(nèi)層干膜→內(nèi)層蝕刻→AOI→棕化→層壓→鉆孔→去毛刺→沉銅→板鍍→負(fù)片電鍍→負(fù)片干膜→負(fù)片蝕刻→AOI→阻焊→沉金→銑板→……

03/結(jié)果與討論

3.1 不同規(guī)格PP的玻纖效應(yīng)對(duì)阻抗波動(dòng)的影響

由于玻璃纖維束之間有著明顯的間隙，信號(hào)線所處介質(zhì)層的有效介電常數(shù)是存在一定的波動(dòng)的（如圖11所示）。為了獲得不同規(guī)格PP的有效介電常數(shù)的可變性及其對(duì)阻抗的影響，本文通過(guò)采用不同規(guī)格PP，研究當(dāng)傳輸線跨在玻纖束上和置于玻纖束間隙上時(shí)，介質(zhì)層的有效介電常數(shù)及傳輸線阻抗差異。

圖12是采用某廠家1080、3313和2116 PP（高Tg板材）平行于玻纖布經(jīng)緯向布線時(shí)介質(zhì)層的介電常數(shù)波動(dòng)曲線，由圖可以看出，1080、3313和2116三種規(guī)格的PP布線時(shí)有效介電常數(shù)均出現(xiàn)周期性波動(dòng)，其波動(dòng)幅度高達(dá)0.6，測(cè)試表明由此帶來(lái)的阻抗波動(dòng)可高達(dá)4ohm，且不同規(guī)格玻纖有效介電常數(shù)波動(dòng)幅度存在一定的差異。同時(shí)，相同規(guī)格的玻纖布，其緯向走線阻抗波動(dòng)幅度要小于經(jīng)向走線。

3.2 扁平玻纖布及NE-glass材料對(duì)阻抗波動(dòng)的改善
由于玻纖布之間間隙的存在以及經(jīng)緯向玻纖之間的疊合，會(huì)導(dǎo)致板面不同位置處阻抗產(chǎn)生差異，增加阻抗精度控制的不確定性。同時(shí)，同一條阻抗線，由于不同位置處介質(zhì)層的有效介電常數(shù)是不一致的，因此TDR曲線會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，從而影響高速信號(hào)的傳輸質(zhì)量。為了減弱玻纖效應(yīng)帶來(lái)傳輸線阻抗波動(dòng)，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，目前常用的方法是采用扁平E-玻纖布或性能更好的NE-玻纖布。

圖13是1080和1078半固化片經(jīng)緯向走線的介電常數(shù)波動(dòng)曲線，由圖可以看出，與1080玻纖相比，采用1078扁平玻纖布片后，介質(zhì)層的介電常數(shù)波動(dòng)顯著降低，其經(jīng)向走線Dk波動(dòng)幅度由0.58降低為0.25（見(jiàn)表3）。從1080和1078半固化片走線阻抗波動(dòng)曲線也可以看出（如圖14所示），采用1078半固化片后，傳輸線的阻抗波動(dòng)明顯減弱，經(jīng)緯向走線由于玻纖效應(yīng)帶來(lái)的阻抗波動(dòng)可低至1.5ohm。

圖15分別為采用2116型半固化片（E-玻纖布和NE-玻纖布）在經(jīng)向走線時(shí)阻抗波動(dòng)情況，由圖可以看出，E-玻纖布經(jīng)向走線阻抗波動(dòng)幅度為3.17ohm，而采用NE-玻纖布經(jīng)向走線阻抗波動(dòng)幅度為1.42ohm。與E-玻纖布相比，NE-玻纖布具有更低的Dk值，且玻纖布經(jīng)過(guò)開(kāi)纖處理，玻纖之間的間隙減小，因此采用NE-玻纖布也能有效地降低阻抗波動(dòng)幅度。

3.3 玻纖效應(yīng)對(duì)差分Skew的影響

由于信號(hào)傳輸速度與介質(zhì)層介電常數(shù)的平方根成反比，同一對(duì)差分信號(hào)傳輸在不均勻介質(zhì)上時(shí)，兩根差分信號(hào)線間會(huì)產(chǎn)生不同的信號(hào)延遲，從而導(dǎo)致信號(hào)偏斜失真（Skew）。對(duì)于差分傳輸線來(lái)說(shuō)，微帶線和帶狀線的傳輸延遲可分別通過(guò)式2和式3進(jìn)行計(jì)算，因而差分線的偏斜失真（Skew）可通過(guò)式4計(jì)算而得。

微帶線：

（式2）

帶狀線：

（式3）

式中，tpd表示傳輸延時(shí)，單位為ps/inch；εr表示板材介電常數(shù)。

（式4）

由于介質(zhì)層中經(jīng)緯向玻纖之間存在重疊和空隙區(qū)域（如圖16所示），導(dǎo)致差分傳輸線的延遲不一致。圖17是采用VNA測(cè)量1035型半固化片經(jīng)緯向走線時(shí)差分相位差曲線，由圖可以看出，當(dāng)傳輸線平行與經(jīng)緯向玻纖布線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的信號(hào)延遲，對(duì)于1035玻纖來(lái)說(shuō)，測(cè)量出的緯向Skew值可達(dá)0.46ps/inch，經(jīng)向Skew值可達(dá)0.43ps/inch。

3.4 差分Skew的改善

對(duì)于高速信號(hào)傳輸來(lái)說(shuō)，由于差分線具有抗干擾能力強(qiáng)、有效抑制電磁干擾（EMI）、時(shí)序定位準(zhǔn)確等于優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用日趨增多。因此，我們需要減輕玻纖效應(yīng)對(duì)差分Skew的影響，從而減弱玻纖效應(yīng)對(duì)信號(hào)完整性（Signal Integrity, SI）的影響。

在布線設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)差分傳輸線的線寬與間距之和接近或等于玻纖pitch大小時(shí)，理論上Skew值為0，因此可通過(guò)調(diào)整線寬/間距值改善Skew問(wèn)題，但實(shí)際上這種做法是較難實(shí)現(xiàn)的，工程師需要了解各種玻纖的pitch大小（不同廠家是不一致的），且往往不能同時(shí)滿足差分設(shè)計(jì)的要求。為了減輕玻纖效應(yīng)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?#xff0c;可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行改善：（1）采用玻纖排布更加密集、間隙更小的玻纖布（如扁平E-玻纖布）；（2）采用介電常數(shù)與樹(shù)脂更加接近的玻纖布（NE-玻纖布）；（3）設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行特殊布置與布線，使傳輸線不平行于經(jīng)緯向。

（1）采用扁平玻纖布和NE-玻纖布

與常規(guī)玻纖布相比，扁平玻纖布的玻纖束更加分散，玻纖束之間的間隙更小，介質(zhì)均勻性更好，其介電常數(shù)差異要比常規(guī)玻纖布更小，因此當(dāng)采用扁平玻纖布時(shí)，玻纖效應(yīng)帶來(lái)的差分Skew要更小。圖18分別為使用扁平1078玻纖和常規(guī)1080玻纖的相位差曲線，由圖可以看出，相比于1080玻纖，使用1078玻纖時(shí)兩根差分線的相位差顯著降低。通過(guò)測(cè)試相位差結(jié)果，計(jì)算出1078 PP時(shí)的Skew為0.65 ps/inch，而1080 PP的Skew值為1.91 ps/inch。

此外，當(dāng)使用介電常數(shù)與樹(shù)脂更加接近的NE-玻纖布時(shí)，亦能降低玻纖效應(yīng)對(duì)差分信號(hào)的影響。圖19是采用常規(guī)2116玻纖布和低介電常數(shù)2116玻纖布的差分線相位差結(jié)果，由圖可以看出，相比于常規(guī)2116玻纖布，NE-玻纖布的相位差大大降低。測(cè)試結(jié)果表明，同樣為2116規(guī)格PP，采用NE-玻纖布時(shí)，差分Skew值為0.34 ps/inch，采用E-玻纖布時(shí)，Skew值為1.21 ps/inch。

（2）圖形旋轉(zhuǎn)

為了減輕玻纖效應(yīng)的影響，還可以調(diào)整布線的方向，使之不與板邊緣相平行，或者進(jìn)行輻射狀的走線，從而避免線路平行于經(jīng)緯向玻纖。通過(guò)不斷調(diào)整傳輸線相對(duì)玻纖束的位置，將傳輸線走線方向與纖維交織成一定角度（如圖20所示），可以使玻纖交織效應(yīng)達(dá)到平均，理論上來(lái)說(shuō)，將走線與板邊呈45o走線可使影響降到最小。但考慮到板材利用率問(wèn)題，須盡量減小旋轉(zhuǎn)角度，有研究表明，將傳輸線走線方向旋轉(zhuǎn)1-2o即可有效地減輕問(wèn)題，而小到5-10o的旋轉(zhuǎn)就足以緩解大部分的空間效應(yīng)[2]。在進(jìn)行布線設(shè)計(jì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度可采用式6進(jìn)行計(jì)算，傳輸線長(zhǎng)度為1 inch時(shí)，需要旋轉(zhuǎn)的角度為2.3o，即傳輸線與玻纖成2.3o以上角度時(shí)即可解決差分線Skew問(wèn)題。

（式5）

（其中，θ—旋轉(zhuǎn)角度；L—差分線長(zhǎng)度；H—玻纖pitch大小，要求H≥2×pitch）

圖21為采用常規(guī)2116玻纖布平行走線和將圖形旋轉(zhuǎn)時(shí)差分相位差曲線，從結(jié)果來(lái)看，將圖形旋轉(zhuǎn)5-15o后玻纖效應(yīng)引起的差分Skew大大降低。考慮到拼板利用率問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，將圖形選擇5o即可解決大部分玻纖效應(yīng)引起的差分Skew問(wèn)題。

除了在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行圖形旋轉(zhuǎn)外，還可以在制造過(guò)程中讓覆銅板及PP供應(yīng)商提供旋轉(zhuǎn)的原始材料，或者PCB制造商在開(kāi)料時(shí)旋轉(zhuǎn)板材（會(huì)開(kāi)料利用率降低），同樣可以有效地解決差分Skew問(wèn)題。

（3）S型走線

除了上述方法外，在布線設(shè)計(jì)時(shí)還可以進(jìn)行特殊布置，使傳輸線不平行于玻纖布經(jīng)緯向，如采用S型走線或Z字型走線（如圖22所示）。圖23是采用不同走線方式（平行走線、S型走線）和旋轉(zhuǎn)圖形時(shí)差分線相位差結(jié)果，由圖可知：相對(duì)平行走線，S型（弧度為45o）走線可在一定程度上改善差分Skew，但相比圖形旋轉(zhuǎn)，S型走線改善效果相對(duì)較差。

4結(jié)論

PCB基材中所用的玻纖布帶來(lái)的玻纖效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致板面不同位置處阻抗線及同一阻抗線阻抗波動(dòng)大的問(wèn)題，且介質(zhì)不均會(huì)造成線路信號(hào)傳輸速度不一致，從而導(dǎo)致差分Skew產(chǎn)生。

（1）阻抗波動(dòng)：采用不同規(guī)格PP時(shí)阻抗波動(dòng)幅度存在差異，通過(guò)采用扁平玻纖布或NE-glass玻纖布對(duì)改善阻抗波動(dòng)效果明顯，且NE-glass效果更佳。

（2）差分Skew：差分Skew受PP規(guī)格、線寬/間距影響，線寬/間距之和越接近玻纖布Pitch尺寸，Skew越小；采用扁平玻纖布、NE-Glass玻纖布及S型走線設(shè)計(jì)可減小差分Skew，但不能從根本上解決差分Skew問(wèn)題，圖形旋轉(zhuǎn)是最直接有效的方法。

（3）采用扁平玻纖布改善阻抗波動(dòng)效益最高，如只要求解決差分Skew問(wèn)題，可通過(guò)圖形旋轉(zhuǎn)；如需同時(shí)控制阻抗波動(dòng)與差分Skew，可通過(guò)采用扁平玻纖布加圖形旋轉(zhuǎn)方法實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的pcb钻孔披锋改善报告_高速高频PCB技术 || 玻纤效应对高速信号的影响的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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