PCB阻抗知识讲解.ppt

目 录 1 阻抗相关概念 2 特性阻抗控制的意义及原理 3 特性阻抗的影响因素 4 实测数据分析各参数对阻抗的影响 5 阻抗控制建议 1 相关概念---阻抗 1.1 当直流电流流过一个导体时候会收到一个阻力，我们称为电阻。 R=U/I 当交流电流通过导体时，同样会收到一个阻力，此阻力除了电阻的阻力外，还有感抗和容抗的阻力, 此阻力的矢量合我们称为阻抗。 Z= R+j ( XL–XC) 电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。 在电子通讯产品中 线路板中传输的能量，是种高低电平构成的脉冲信号，其所受的阻力称为特性阻抗。 1.2特性阻抗及阻抗匹配概念的详细解释 PCB中，当某讯号方波，在传输线组合体的讯号当中，以高准位的正压讯号向前推进时，则在距离最近的参考层（如接地层）中理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行。若将其飞行时间短暂加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等共同呈现的瞬间阻抗值，此即所谓的特性阻抗值。 3 特性阻抗的影响因素 目前阻抗的模块较多，如线路板厂广泛应用的英国Polar 公司的SI8000软件就提供了89种，但实际众多的模块最终又可以分为两大类，即微带状Microstripline和带状Stripline两种。微带状传输带传输线路是由一条安装在可导接地层的低损耗绝缘体上的控制宽度的可导迹线构成的。该绝缘体通常使用强化玻璃环氧树脂制造，例如 G10、FR-4 或 PTFE，用于超高频应用。带状线传输线路通常包括夹在两个参考层和绝缘材质之间的导线迹线。传输线路和层构成了控制阻抗。带状线与微带状传输带的不同之处在于它嵌入到两个参考层之间的绝缘材质中，带状线阻抗参考两个平面，阻抗迹线在内层，而微波传输带只有一个参考平面，阻抗迹线在PCB板的外层（表层 3.1 介质常数 介质常数是材料的特性，相同频率下不同树脂含量板料的介质常数是不同的，环氧树脂的介质常数一般是3.5，玻璃纤维布为6.5，树脂含量越高介质常数越小.相同的树脂含量的材料不同的测试频率情况下介质常数是不同的，一般FR4基材1MHZ为4.7，1GHZ情况下是4.3，是呈降低趋势, 一般FR4按照4.3计算。 附：康庄电路软板、软硬结合板常用材料介质常数参考表 3.2 介质层厚度对阻抗的影响 从之前介绍的公式中可看出，特性阻抗是与介质厚度的自然对数成正比的，因而可知介质厚度越厚，其阻抗越大，所以介质厚度是影响特性阻值的另一个主要因素。 3.3 导线宽度对阻抗的影响 导线宽度变化所引起的相应阻抗变化是： 3.5 特性阻抗影响因素理论再现 Z — 导线的特性阻抗值 Er — 绝缘材料的相对介质常数 H，D — 介质层厚度 W — 导线的宽度 T — 导线的厚度 由图列分析和公式更加确定，PCB特性阻抗与H，D成正比与Er、W、T成 反比。 4.1 以下表格是我们公司所做阻抗板A4E1664的首次评估的10片板的阻抗测试数据，有碱性蚀刻后和WF后的对比。 4.2 FA A4E1664批量生产板阻抗测试结果(12月9日) 5. 阻抗控制建议 根据以上理论模型及实际测试数据分析,结合康庄实际工艺流程及控制情况,我们建议对后续阻抗产品进行如下控制： 1 设计阶段： 参考各种参数对特性阻抗的影响程度（影响最大的是介质厚度H，其次是介质常数Er和导线宽度W，影响最小的是导线厚度T。）结合客户要求选择最合适的基材（建议用高频且Er值一定的材料），当基材选好，再考虑合适的线宽度（通常一个比较简单可参考的控制范围在±20%的表面微带线是线宽是板厚的两倍）；以及WF绿油后介质层厚度的增加对特性阻抗的影响。 打样前，根据材料特性及工艺流程设计，使用模拟软板测试大致区间线宽，并以此为基准进行衍生区间带设计，制作相应的阻抗条； 电镀流程尽量使用电孔以减少整板电不均匀造成的数据偏移，对于精度要求高的产品，建议使用TL以保证均匀性和最佳线宽控制。 打样制作： 无论是制作阻抗测试条还是制作样板，均要求严格按照工艺控制要求，作好全程工艺参数及设备操作记录，以备后续参考；像A4E1664在其它条件不变的情况下，碱性蚀刻后测试条的线宽控制的合适范围为0.23±0