影响PCB特性阻抗的因素及解决方案

1、C T BIJii测HE帽湿环测威官网： HYPERLINK / /为了兼顾小型化，数字化，高频和多功能等开发要求，PCB （印刷电路板）上的金属线作 为电子设备中的互连器件，不仅决定了电流的开放，而且还起到了作用。信号传输线。换句 话说，在负责传输高频信号和高速数字信号的PCB上实施的电气测试必须一方面确认电路 的开启，关闭和快捷方式。另一方面，还应该确定特征阻抗绝不会超出调节范围。一句话， 电路板永远不会达到要求的一致性，除非满足两个要求。PCB提供的电路性能必须确保在信号传输过程中不会发生反射;信号保持整合;通过实现阻 抗匹配来降低传输损耗。因此，传输信号可以整体，可靠和精确地实现，而没

2、有干扰或噪声。 本文重点介绍具有微带结构的多层板的特性阻抗控制。表面微带和特性阻抗表面微带具有高特性阻抗，已广泛应用于PCB制造中。信号平面设置为外层控制阻抗和用 于分离信号平面及其相邻基准平面的绝缘材料，这可以在下图中清楚地看到。Signal planeDatum planeFigure 1 Surface Microstrip StructureT87r 59Gti iin x llljI特性阻抗可以通过公式计算出来：、：1- 其中Z0指特征阻抗；8- R到绝缘材料的介电常数;h为迹线与基准面之间的绝缘材料厚 度;w到痕迹的宽度;t指的是痕迹的厚度。下图清楚地说明了每个参数的含义。Figu

3、re 2 Parameter Meaning rn the Formuia基于上面显示的公式，可以得出结论，影响特征阻抗的元素包括: a。绝缘材料（介电常数8- R）;湾绝缘材料的厚度（h）;C。迹线宽度（w）;d。痕迹厚度（t）。可以进一步得出结论，特征阻抗与衬底材料（CCL材料）密切相关。因此，必须在衬底材 料选择中考虑很多因素。介电常数及其影响 当频率低于1MHz时，材料制造商测量材料的介电常数。由于树脂含量不同，当由不同的 制造商生产时，即使相同类型的材料也可能彼此不同。以环氧玻璃布为例。环氧玻璃布的介 电常数与频率之间的关系可归纳为下图。仁ouowloo一吸一O显然，介电常数随着频率

4、的提高而下降。因此，绝缘材料的介电常数应根据材料的工作频率 确定，平均值能够满足一般要求。随着介电常数的增加，信号的传输速度将降低，因此如果 要求高信号传输速度，则必须降低介电常数。此外，为了高传输速度，必须确保高特性阻抗， 然后该传输速度取决于具有低介电常数的材料。痕迹的宽度和厚度迹线宽度是影响特征阻抗的最有影响的元素之一，下面的图4显示了特征阻抗和迹线宽度之 间的关系。(uocwpsckju-Q*wECDJCJ世印-COTrace widthfigure 4 Re顾between Trace Width and Chract&rrstic tmpedsnce根据图4,可以得出结论，当迹线宽

5、度改变0.025mm时，阻抗将随后改变5至6欧姆。然 而，在实际的PCB制造中，如果选择宽度公差为18pm的铜箔作为控制阻抗的信号平面， 则允许的走线宽度公差为0.015mm。如果选择宽度公差为35pm的铜箔，允许的走线宽度 公差为0.003mm。总之，迹线宽度变化将导致阻抗的显着变化。跟踪宽度由设计人员根据 多种设计要求设计，不仅要满足电流容量和温升的要求，还要将阻抗导致预期值。因此，必 须确保走线宽度与设计要求兼容并且在允许的容差范围内。迹线厚度还需要根据所需的电流容量和允许的温升来确定。在制造中，涂层厚度通常平均为 25pm。迹线厚度等于铜箔厚度加上涂层厚度的总和。应该注意的是，在电镀之

6、前必须清洁 迹线表面，以便消除污染物。否则，迹线厚度可能会受到不均匀性的影响，从而影响特性阻 抗。绝缘材料的厚度 基于上面介绍的计算特征阻抗的公式，可以得出结论，特征阻抗与绝缘材料厚度的自然对数 （h）成正比。此后，越大的“h”变为越大的“Z0 ”。因此，绝缘材料厚度也是决定特征阻抗的关键因素。由于材料的迹线宽度和介电常数在制造之前已经确定并且迹线厚度可以被认为是实心值，因此通过控制层叠厚度来控制特性阻抗是主要的方法。迹线厚度与特征阻抗之间 的关系可归纳为下图。从该图可以看出，当厚度增加0.025mm时，特征阻抗将改变5至8ohm。然而，在PCB制 造过程中，每个层压板厚度的变化可能导致巨大的

7、变化。事实上，在制造中选择具有不同类 型的预浸料作为绝缘材料，并且厚度可以通过预浸料的数量来确定。以微带为例。图3可用 于根据相应的工作频率确定绝缘材料的介电常数，然后可以计算出特征阻抗。然后，根据迹 线宽度和特征阻抗的计算值，图4可用于计算绝缘材料的厚度，根据上面的图5,示出了微带结构的特征阻抗比具有施加相同厚度的绝缘材料的带状线结构 更高。因此，微带结构是高频和高速数字信号传输的首选。此外，随着绝缘材料厚度的改善， 特性也随之增加。因此，当涉及具有严格特性阻抗的高频电路时，CCL绝缘材料厚度必须 保持通常最多10%的严格公差。然而，对于多层板，绝缘材料厚度也是制造参数，因此也 应严格控制。总之，即使在迹线宽度，迹线厚度，介电常数和绝缘材料厚度方面的微小变化也会导致特性 阻抗的变化。除了这些因素外，它还与更多元素密切相关。因此，制造商必须充分意识到引 起特性阻抗变化的元件并调整制造参数，以使特性阻抗保持在可接受的范围内。P