PCB新聞 - PCB電路板科技對阻抗控制的影響及解決方案

中國正處於以經濟建設為中心的改革開放的良好局面. 電子產業年增長率將超過20%, 以及 印刷電路板 整個電子行業的行業將超過20%. 世界電子工業的科技革命和產業結構的變化給印刷電路的發展帶來了新的機遇和挑戰. 隨著小型化的發展, 數位化, 電子設備的高頻化和多功能化, 印刷電路, 作為電子設備電力互連中的金屬線, 不僅僅是當前的問題, 還有一條訊號傳輸線. 也就是說, 在PCB上進行高頻訊號和高速數位信號傳輸的電力測試, 不僅要量測電路的通斷和短路是否符合要求, 還可以量測特性阻抗值是否在規定的合格範圍內. 僅當這兩個方向合格時, 這個 電路板 能滿足要求.

提供的電路效能 印刷電路板 必須能够確保訊號傳輸過程中沒有反射, 保持訊號的完整性, 降低傳輸損耗, 並起到匹配阻抗的作用, 以便獲得完整的, 可信賴的, 精確的, 和無雜訊傳輸訊號. 本文討論了表面微帶結構的特性阻抗控制 多層板.

1、表面微帶線及特性阻抗

表面微帶線具有很高的特性阻抗，在實際中得到了廣泛的應用。 其外層是控制阻抗的訊號線平面。 用絕緣材料將其與相鄰基準面隔開

A、微帶線

Z={87/[sqrt（ER+1.41）]}ln[5.98h/（0.8W+T）]，其中W是線寬，T是銅片的厚度，h是線到基準面的距離，ER是PCB資料的介電常數。 該公式僅適用於0.1<（w/h）<2.0和1<（ER）<15的情况。

B帶線

Z=[60/Sqt（ER）]Ln{4H/（0.67Ï（0.8W+T）}}，其中H是兩個參攷平面之間的距離，直線位於兩個參攷平面的中間。 該公式僅適用於w/h<0.35和T/h<0.25

從公式中可以看出，影響特性阻抗的主要因素是（1）介電常數Er、（2）介電厚度h、（3）線寬W、（4）銅厚度T。囙此，特性阻抗與基板資料（覆銅板）密切相關，囙此基板資料的選擇在PCB設計中非常重要。

2、資料的介電常數及其影響

資料的介電常數由資料製造商確定，頻率為1MHz。 不同製造商生產的相同資料因其樹脂含量不同而不同。 以環氧玻璃布為例，研究了介電常數與頻率變化的關係。 介電常數隨著頻率的新增而减小，囙此在實際應用中，應根據工作頻率確定資料的介電常數。 正常情况下，平均值可以滿足要求。 隨著介電常數的新增，訊號在介電材料中的傳送速率將降低。 囙此，為了獲得更高的訊號傳送速率，必須降低資料的介電常數，並且必須使用高特性電阻來獲得更高的傳輸。 速度

3、線材寬度和厚度的影響

線寬是影響特性阻抗變化的主要參數之一。 以表面微帶線為例，解釋了阻抗值與線寬的關係。 從圖中可以看出，當導線寬度變化0.025mm時，阻抗值將變化5-6歐姆。 在實際生產中，如果用18歐姆來控制訊號線平面的阻抗m，則導線寬度變化的容差為±0.015mm，如果阻抗變化的容差為35m，可以看出，生產中導線寬度的允許變化將導致阻抗值發生很大變化。 鋼絲寬度由設計人員根據各種設計要求確定。 既要滿足導線的載流量和溫昇要求，又要達到預期的阻抗值。 這要求製造商在生產過程中確保線寬滿足設計要求，並在公差範圍內進行更改，以滿足阻抗要求。 導線的厚度也根據導線所需的載流量和允許的溫昇來確定。 在生產中，為了滿足使用要求，塗層的平均厚度為25mm。導線的厚度等於銅箔的厚度加上塗層的厚度。 需要注意的是，電鍍前，電線表面應保持清潔，修補板上不得有殘留物和油黑。 囙此，在電鍍過程中，銅不會被電鍍，並且局部導體的厚度會發生變化，從而影響特性阻抗值。 此外，在刷板的過程中，小心不要改變導線的厚度，以免引起阻抗值的變化。

4、中厚H的影響

從公式中可以看出，特性阻抗與電介質厚度的自然對數成正比。 囙此，電介質越厚，阻抗值越大。 囙此，電介質的厚度是影響特性電阻值的另一個主要因素。 由於在生產之前已經確定了資料的線寬和介電常數，囙此線厚度工藝要求也可以用作固定值，囙此控制層壓板的厚度（介電厚度）是生產中控制特性阻抗的主要手段。 從圖中可以得到特性阻抗值與介質厚度變化之間的關係。從圖中可以看出，當介質厚度變化0.025mm時，阻抗值變化+5-8歐姆。 在實際生產過程中，每層允許厚度的變化都會引起阻抗值的很大變化。 在實際生產中，選擇不同類型的預浸料作為絕緣介質，並根據預浸料的數量確定絕緣介質的厚度。 以表面微帶線為例：在生產過程中，可以參考圖來確定絕緣材料在相應工作頻率下的介電常數，然後使用公式來計算相應的阻抗值。 根據用戶的線寬值和計算的阻抗值，通過圖表找到相應的介質厚度，然後根據覆銅板和銅箔的厚度確定預浸料的類型和數量。

從圖中可以看出，當介質厚度和資料相同時，微帶線結構的設計具有比帶狀線結構更高的特性阻抗值，一般為20Ω-40Ω。 囙此，微帶結構主要用於高頻高速數位信號傳輸。 同時，特性阻抗隨著介質厚度的新增而新增。 囙此，對於具有嚴格控制的特性阻抗值的高頻電路，對覆銅板的介電厚度誤差提出了嚴格的要求。 一般來說，介質的厚度變化不超過10%。 對於多層板，介質厚度仍然是一個加工因素，尤其與多層層壓工藝密切相關，囙此必須嚴格控制。

5、結論

在實際生產中, 鋼絲寬度和厚度的微小變化, 絕緣材料的介電常數, 絕緣介質的厚度會引起特性阻抗的變化. 此外, 特性阻抗值還與其他生產因素有關. 因此, 為了控制特性阻抗, 這個 PCB製造商必須根據設計師的要求瞭解影響特性阻抗值變化的因素, 掌握實際生產情況, 並在允許的公差範圍內調整工藝參數，以獲得所需的阻抗值.