影響特性阻抗的主要因素及降低措施

印刷電路隨著電子設(shè)備的小型化、數(shù)字化、高頻化和多功能化發(fā)展。作為電子設(shè)備中電氣的互連件-pcb中的金屬導(dǎo)線，己不僅只是電流流通與否的問(wèn)題。而是作為信號(hào)傳輸線的作用。也就是說(shuō)。對(duì)高頻信號(hào)和高速數(shù)字信號(hào)的傳輸用PCB的電氣測(cè)試。不僅要測(cè)量電路（或網(wǎng)絡(luò)）的通、斷和短路等是否符合要求，而且還應(yīng)該測(cè)量特性阻抗值是否在規(guī)定的合格范圍內(nèi)。只有這兩方向都合格了。特性阻抗與基板材料（覆銅板材）關(guān)系是非常密切的，故選擇基板材料在電路板設(shè)計(jì)中非常重要。

影響特性阻抗的主要因素是：

1、PCB線路板材料的介電常數(shù)及其影響阻抗電路板圖阻抗電路板圖

一般選用平均值即可滿足要求。信號(hào)在介質(zhì)材料中傳輸速度將隨著介質(zhì)常數(shù)增加而減小。因此要獲得高的信號(hào)傳輸速度必須降低材料的介質(zhì)常數(shù)。同時(shí)要獲得高的傳輸速度就必須采用高的特性阻值，而高的特性阻值必須選用低的介質(zhì)常數(shù)材料。

2?材料的介電常數(shù)及其影響

材料的介電常數(shù)是材料的生產(chǎn)廠家在頻率為1?MHz下測(cè)量確定的。不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同種材料由于其樹(shù)脂含量不同而不同。本研究以環(huán)氧玻璃布為例。研究了介電常數(shù)與頻率變化的關(guān)系。

介電常數(shù)是隨著頻率的增加而減小，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)工作頻率確定材料的介電常數(shù)，一般選用平均值即可滿足要求。信號(hào)在介質(zhì)材料中傳輸速度將隨著介質(zhì)常數(shù)增加而減小。因此要獲得高的信號(hào)傳輸速度必須降低材料的介質(zhì)常數(shù)。同時(shí)要獲得高的傳輸速度就必須采用高的特性阻值，而高的特性阻值必須選用低的介質(zhì)常數(shù)材料。

3、導(dǎo)線寬度及厚度的影響

電路板生產(chǎn)中所允許的導(dǎo)線寬度變化會(huì)導(dǎo)致阻抗值發(fā)生很大的改變。導(dǎo)線的寬度是設(shè)計(jì)者根據(jù)多種設(shè)計(jì)要求確定的，它既要滿足導(dǎo)線載流量和溫升的要求，又要得到所期望的阻抗值。

這就要求電路板生產(chǎn)者在生產(chǎn)中應(yīng)該保證線寬符合設(shè)計(jì)要求，并使其變化在公差范圍內(nèi)，以適應(yīng)阻抗的要求。導(dǎo)線厚度也是根據(jù)導(dǎo)體所要求的載流量以及允許的溫升確定的。在生產(chǎn)中為了滿足使用要求，鍍層厚度一般平均為25μm。導(dǎo)線厚度等于銅箔厚度加上鍍層厚度。需要注意的是電鍍前一度要保證導(dǎo)線表面清潔，不應(yīng)粘有殘余物和修板油黑，而導(dǎo)致電鍍時(shí)銅沒(méi)有鍍上，使局部導(dǎo)線厚度發(fā)生變化，影響特性阻抗值。另外，在刷板過(guò)程中，一定要小心操作，不要因此而改變了導(dǎo)線厚度，導(dǎo)致阻抗值發(fā)生變化。

4、介質(zhì)厚度的影響

電路板特性阻抗與介質(zhì)厚度的自然對(duì)數(shù)成正比的，因而可知介質(zhì)厚度越厚，其阻抗越大，所以介質(zhì)厚度是影響特性阻值的另一個(gè)主要因素。因?yàn)閷?dǎo)線寬度和PCB線路板材料的介電常數(shù)在生產(chǎn)前就已經(jīng)確定，導(dǎo)線厚度工藝要求也可作為一個(gè)定值，所以控制層壓厚度（介質(zhì)厚度）是生產(chǎn)中控制特性阻抗的主要手段。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，所允許的每層電路板層壓厚度變化將導(dǎo)致阻抗值發(fā)生很大的改變。在實(shí)際生產(chǎn)中是選用不同型號(hào)的半固化片作為絕緣介質(zhì)，根據(jù)半固化片的數(shù)量確定絕緣介質(zhì)的厚度。

在相同介質(zhì)厚度和材料下，具有較高的特性阻抗值，一般要大20～40Ψ。因此，對(duì)高頻和高速數(shù)字信號(hào)傳輸大多采用微帶線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，特性阻抗值將隨著介質(zhì)厚度的增加而增大。所以，對(duì)于特性阻抗值嚴(yán)格控制的高頻線路來(lái)說(shuō)，對(duì)覆銅板的介質(zhì)厚度的誤差應(yīng)提出嚴(yán)格要求，一般來(lái)說(shuō)，其介質(zhì)厚度變化不超過(guò)10%。對(duì)于多層板來(lái)說(shuō)，介質(zhì)厚度還是個(gè)加工因素，特別是與多層層壓加工密切相關(guān)，因此，也應(yīng)嚴(yán)密加以控制。

結(jié)論

在實(shí)際電路板生產(chǎn)中，導(dǎo)線的寬度、厚度、絕緣材料的介電常數(shù)和絕緣介質(zhì)厚度的稍微改變都會(huì)引起特性阻抗值發(fā)生變化。另外特性阻抗值還會(huì)與其它生產(chǎn)因素有關(guān)。所以，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)特性阻抗的控制，生產(chǎn)者必須了解影響特性阻抗值變化的因素，掌握實(shí)際生產(chǎn)條件，根據(jù)設(shè)計(jì)者提出的要求，調(diào)整各個(gè)工藝參數(shù)，使其變化在所允許的公差范圍內(nèi)，以得到期望的阻抗值。

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