影响印刷电路板(PCB)的特性阻抗因素及对策

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1、年氣HMr第橄(T期P文章编号影响印刷电路板的特性阻抗因素及对策田丽安徽工程科技学院电气系芜湖摘要木文给出了卬刷电路板特性阻抗的定义分析了影响特性阻抗的因素及的构造参数对特性阻抗精度的影响最示给出了一些对策关键词卬刷电路板特性阻抗精度&・・#0*&・卄#"0*&・・制（&，-./01・・#-0中图分类号23&文献标识码引言我国正处在以经济建设为屮心和改革开放的大好形势卜电子工业的年增长率会超过4印刷电路板工业依附整个电了工业也会随势而涨而H•超过4的增长速度世界电子工业领域发生的技术革命和产业结构变

2、化正为印刷电路的发展带来新的机遇和挑战印刷电路随着电子设备的小型化数字化高频化和多功能化发展作为电子设备中电气的互连件中的金属导线已不仅只是电流流通与否的问题而是作为信号传输线的作用也就是说对高频信号和高速数字信号的传输用的电气测试不仅要测量电路或网络的通断和如路等是否符合要求而且还应该测量特性卩11抗值是否在规定的合格范围内只有这两方向都合格了卬刷板才符合要求印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号传输过程屮不发牛反射现象信号保持完整降低传输损耗起到肚配阻抗的作用这样才能得到完整可靠精确无干扰噪音的

3、传输信号木文就实际中常用的表面微带线结构多层板的特性阻抗控制的问题进行讨论表面微带线及特性阻抗表面微带线的特性阻抗值较高并在实际屮广泛采用它的外层为控制阻抗的信号线面它和与Z相邻的基准面Z间用绝缘材料隔开见图特性阻抗的计算公式为56789&(:3&7&*9;5印刷导线的特性阻抗v绝缘材料的介电常数v印刷导线与基准面Z间的介质厚度v・印刷导线的宽度v卬刷导线的厚度从图以及公式可以看出影响特性阻抗的主要因索是介质常数v介质厚度v导线宽度导线厚度等因而可知特性阻抗与基板材料覆铜板材关系是非常密切的故选择

4、基板材料在设计中非常重要材料的介电常数及其影响材料的介电常数是材料的生产厂家在频率为2」下测量确定的不同生产厂家工产的同种材料由于其树脂含最不同而不同木研究以环氧玻璃布为例研究了介电常数与频率变化的关系如图所示由图可知介电常数是随着频率的增加而减小所以在实际应用中应根据工作频率确定材料的介电常数参照图一般选用平均值即可满足要求信号在介质材料中传输速度将随着介质常数增加而减小因此要获得高的信号传输速度必须降低材料的介质常数同吋要获得高的传输速度就必须采用高的特性阻值而安徽省教育厅治安科学基金项目编号高

5、的特性阻值必须选用低的介质常数材料&2=*导线宽度及厚度的影响导线宽度是影响特性阻抗变化的主要参数之一图以表而微带线为例说明阻抗值与导线宽度的关系从图时就会引起阻抗值相应的变化3Q而在实际生产中如果控制阻抗的信号线面使用••铜箔可允许的导线宽度变化公差为&3•…如果控制阻抗的变化公差为3・・铜箔可允许的导线宽度变化公差为&•…由此可见生产中所允许的导线宽度变化会导致阻抗值发生很大的改变导线的宽度是设计者根据多种设计要求确定的它既要满足导线载流量和温升的要求乂要得到所期望的阻抗值这就要求生产者在工产中

6、应该保证线宽符合设计要求并使其变化在公差范围内以适应阻抗的要求导线厚度也是根据导体所要求的载流量以及允许的温升确定的在工产中为了满足使用要求镀层厚度一般平均为3・・导线厚度等于铜箔厚度加上镀层厚度需要注意的是电镀丽一度要保证导线表而清洁不应粘有残余物和修板汕黑而导致电镀时铜没有镀上使局部导线厚度发纶变化影响特性阻抗值另外在刷板过程中一定要小心操作不要因此而改变了导线厚度导致阻抗值发牛•变化介质厚度的影响从公式屮可看出特性阻抗5是与介质厚度的自然对数成正比的因而可知介质厚度越疗其5越大所以介质厚度是彫

7、响特性阻值的另一个主耍因素因为导线宽度和材料的介电常数在生产前就已经确定导线厚度工艺要求也可作为一个定值所以控制层压厚度介质厚度迢生产中控制特性阻抗的主要手段从图町以得出特性阻抗值与介质厚度变化Z间的关系由图小可以看出当介质厚度改变&3•…时就会引起阻抗值相应的变化93而在实际生产过程小所允许的每层层压厚度变化将导致阻抗值发住很大的改变在实际生产中是选用不同型号的半固化片作为绝缘介质根据半固化片的数量确定绝缘介质的厚度以表面微带线为例生产过程中可以参照图确定和应工作频率下绝缘材料的介电常数然后利用公

8、式计算出相应的5再根据用户提出的导线宽度值和计算值5通过图查出相对应的介质厚度然后根据所选川的覆铜板和铜箔的厚度确定半固化片设计时在相同介质厚度和材料下具有较高的特性阻抗值一般要大因此对高频和高速数字信号传输大多采用微带线结构的设计同时特性阻抗值将随着介质厚度的增加而增人所以对于特性阻抗值严格控制的高频线路来说对覆铜板的介质厚度的误差应提出严格要求一•般來说其介质厚度变化不超过4对于多层板来说介质厚度述是个加工因素特别是与多层层压加工密切相关因此也应严密加以控制3结论