如何减少电路板的阻抗因素

印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号传输过程中不发生反射现象,信号保持完整,降低传输损耗,起到匹配阻抗的作用,这样才能得到完整、可靠、精确,无干扰、噪音的传输信号。特性阻抗与基板材料(覆铜板材)关系是非常密切的,故选择基板材料在电路板设计中非常重要。

影响特性阻抗的主要因素是:

1、PCB线路板材料的介电常数及其影响阻抗电路板图阻抗电路板图

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。同时要获得高的传输速度就必须采用高的特性阻值,而高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

电路板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,又要得到所期望的阻抗值。

这就要求电路板生产者在生产中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。在生产中为了满足使用要求,镀层厚度一般平均为25μm。导线厚度等于铜箔厚度加上镀层厚度。需要注意的是电镀前一度要保证导线表面清洁,不应粘有残余物和修板油黑,而导致电镀时铜没有镀上,使局部导线厚度发生变化,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,导致阻抗值发生变化。

3、介质厚度的影响

电路板特性阻抗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。因为导线宽度和PCB线路板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)是生产中控制特性阻抗的主要手段。而在实际生产过程中,所允许的每层电路板层压厚度变化将导致阻抗值发生很大的改变。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。

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20～40Ψ。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大。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,一般来说,其介质厚度变化不超过10%。对于多层板来说,介质厚度还是个加工因素,特别是与多层层压加工密切相关,因此,也应严密加以控制。