在超厚銅的信號層走高速線是怎樣一種體驗？

公眾號：高速先生

作者：黃剛

按正常的思維邏輯來說，高速信號的走線層一般都是0.5oz或者1oz，如果讓你親眼見到一個高速信號走到厚銅上，你會不會很驚（jing）喜（ya）！

高速信號為什么一般都會走在0.5oz的信號層上呢？拋開性能的要求不說，從加工的角度來看，0.5oz的層對于走線蝕刻，PP的流膠都會相對比較穩定，而且對于設計來說，走線和走線之間的距離要求也不會過于嚴格，這樣的話一般來說加工出來的阻抗就會比較穩定，偏差也不會太大。但是如果由于各種原因，走線走在了厚銅層上面，會發生什么事情呢？今天我們就給大家分享這樣一個“百里挑一”的案例。

這是客戶設計的一塊高速連接器的測試夾具板，顧名思義，就是用來進行高速連接器的測試的。客戶的這款自研連接器的目標速率是25Gbps，因此對于夾具的性能也要求能支持到至少20GHz的水平。其實這個項目的設計加工壓接都是客戶那邊自己完成的，本來我們高速先生是看不到這個案例的，只不過這款夾具的性能很有問題，客戶才來求助我們高速先生，希望能幫忙定位問題。下面是客戶設計的測試夾具板，我們看到其中有一半的信號走線是在表層，通過SMA連接器連接到高速連接器。

原理和設計其實都很簡單，但是問題在客戶回板測試后就立馬出現了。那就是表層線的阻抗居然過低！！！客戶進行了阻抗測試，發現表層的單端線走線普遍都偏低，甚至有的只有42歐姆左右！

這讓客戶大為不解，按理說，鏈路比較簡單，相鄰很遠的位置也沒有走線的串擾，而且走線的線寬也沒有很細，6mil的線寬很好去加工。這個案例交到高速先生這里后，我們也同樣進行了阻抗測試，發現表層線的阻抗的確像客戶測試的那樣低！這個時候我們根據客戶的設計疊層和走線進行了阻抗的計算，發現按照該疊層和線寬進行設計，阻抗的確能算到50歐姆。

那到底是走線的哪個因素出了問題呢？從肉眼上去看肯定是不能看出來的了。還好我司自己有板廠，因此我們能想到的方法就是讓板廠進行切片，我們通過顯微鏡去看走線的實際結構！

經過一番輾轉之后，我們終于完成了對這塊測試板的切片，果不其然，在這里我們找到了答案。我們對這些表層走線進行了橫切面的測量，發現該表層走線的銅厚居然遠遠超出了我們的想象，它居然做到了3.6mil！！！

我們在表層線是使用0.5oz的基銅進行電鍍，也就是我們經常說的0.5oz+plating，一般來說完成電鍍后銅厚會在1.6mil左右。但是這個板子客戶的板廠居然活生生的做成了3.6mil，高速先生要不是親眼看到測試的結果，實在是難以置信！

而且還不僅如此，線寬也從設計的6.5mil做成了9mil，要不是板材和介質厚度還是對的，我們都覺得板廠是把這個項目當成了另外一個項目來做了。

然后我們根據切片測量到的數據再次進行阻抗的計算，計算出來的結果就和實際測試的阻抗結果很接近了。

這個案例其實很難理解客戶找的板廠是怎么去加工的，我們通過銅厚的巨大差異來初步判斷是板廠用了2oz的基銅進行電鍍得到的3.6mil銅厚，另外也能看到走線也是被蝕刻得很不均勻。Anyway，這個案例再一次驗證了微帶線的加工的確存在很多不確定性的因素，它的阻抗控制肯定是比帶狀線更有難度的，所以我們如果要使用微帶線去設計一些高速率，高精度的項目時一定要特別的注意哈！

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