1.14 影响PCB特性阻抗的因素有哪些?

一般来说,影响PCB特性阻抗的因素有介质厚度H、铜的厚度T、走线的宽度W、走线的间距、叠层选取的材质的介电常数εr、阻焊厚度。

通常介质厚度、线距越大,特性阻抗值越大;介电常数、铜厚、线宽、阻焊厚度越大,特性阻抗值越小。这些因素与特性阻抗的关系如图1-20所示。

图1-20 影响PCB特性阻抗的因素与特性阻抗的关系

(1)介质厚度。增加介质厚度可以增大特性阻抗,降低介质厚度可以减小特性阻抗;不同的半固化片有不同的胶含量与厚度。其压合后的厚度与压机的平整性、压板的程序有关,对所使用的任何一种板材,要取得其可生产的介质层厚度,工程设计、压板控制、来料公差是介质厚度控制的关键。

(2)线宽。增加线宽可减小特性阻抗,减小线宽可增大特性阻抗。线宽的控制要求在±0.1mil的公差内,才能较好达到特性阻抗控制要求,信号线的缺口影响整个测试波形,其单点阻抗偏高,使其整个波形不平整,阻抗线不允许补线,其缺口不能超过10%。线宽主要通过蚀刻工艺来控制。为保证线宽,应根据蚀刻侧蚀量、光绘误差、图形转移误差,对工程底片进行工艺补偿。

(3)铜厚。减小铜厚可增大特性阻抗,增大铜厚可减小特性阻抗;铜厚可通过图形电镀或选用相应厚度的基材铜箔来控制。对铜厚的控制要求均匀,对有细线、孤立线的板需要增加分流块来平衡电流,防止线上的铜厚不均,影响阻抗。对cs与ss面铜分布极不均的情况,要对板进行交叉上板,来达到二面铜厚均匀的目的。

(4)介电常数。增加介电常数可减小特性阻抗,减小介电常数可增大特性阻抗。介电常数主要通过材料来控制。不同板材其介电常数不一样,其与所用的树脂材料有关:FR4板材的介电常数为3.9~4.5,其会随使用频率的增加而减小;聚四氟乙烯板材的介电常数为2.2~3.9,如果需要获得高的信号传输,就要高的特性阻抗值,从而需要低的介电常数。

(5)阻焊厚度。印上阻焊会使外层特性阻抗减小。正常情况下印刷一遍阻焊可使单端阻抗下降2Ω,可使差分阻抗下降8Ω,印刷两遍的下降值为印刷一遍时的两倍,当印刷3遍以上时,特性阻抗值不再变化。