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PCB板的特性阻抗控制工艺解析
作者:万博  来源:万博manbetx官网  时间:2019-12-21 20:18  点击:

  此时的阻力同直流电流所遇到的阻力有差别,除了电阻 的阻力以外,还有感抗(XL)和容抗(XC)的阻力问题。

  近年来,IC集成度的提高和应用,其信号传输频率和速 度越来越高,因而在印制板导线中,信号传输(发射)高到 某一定值后,便会受到印制板导线本身的影响,从而导致传 输信号的严重失真或完全丧失。这表明,PCB导线所“流通”的“东西”并不是电流,而是 方波讯号或脉冲在能量上的传输。

  上述此种“讯号”传输时所受到的阻力,另称为“特性阻 抗”,代表符号为Z0。

  所以,PCB导线上单解决“通”、“断”和“短路”的问题还 不够,还要控制导线的特性阻抗问题。就是说,高速传输、高频讯号传输的传输线,在质量上 要比传输导线严格得多。不再是“开路/短路”测试过关,或者 缺口、毛刺未超过线%,就能接收。必须要求测定特性阻抗值,这个阻抗也要控制在公差以 内,否则,只有报废,不得返工。

  二、讯号传播与传输线、信号传输线)根据电磁波的原理,波长(λ)越短,频率(f)越 高。两者的乘积为光速。即C = λ.f =3×1010 cm/s

  ,尽管具有很高的信号传输频率,但经 过PCB导线传输后,原来很高的传输频率将降下来,或时间 延迟了。

  因此,导线)提高PCB布线密度或缩短导线尺寸是有利的。但是,随着元件频率的加快,或脉冲周期的缩短,导线 长度接近信号波长(速度)的某一范围,此时元件在PCB导 线传输时,便会出现明显的“失线提出:当信号在导线时,此时的导线被视为信号传输线)举例:某元件信号传输频率(f)为10MHZ ,PCB上导线cm,是否应考虑特 性阻抗控制?

  在电磁波理论中,马克斯威尔公式告诉我们:正弦波信 号在介质中的传播速度VS 与光速C成正比,而与传输介质的 介电常数成反比。

  当εr =1时,信号传输达到了光的传播速度,即3 ×1010 cm/s 。

  由上表可见,随着介电常数( εr )的增加,信号在介 质材料中的传输速度减小。要获得高的信号传输速度,需采用高的特性阻抗值;高的特性阻抗,必须选用低的介电常数(εr )材料;聚四氟乙烯(

  FR-4板材,是由环氧树脂和E级玻璃布联合组成,介电 常数(εr )为4.7。信号传输速度为138m/μs。改变树脂体系,可较易改变介电常数(εr )。

  电子设备(电脑、通信机)操作时,驱动元件(Driver) 所发出的信号,将通过PCB传输线到达接收元件 (Receiver)。信号在印制板的信号线中传输时,其特性阻抗值Z0 必须 与头尾元件的“电子阻抗”能够匹配,信号中的“能量”才会得 到完整的传输。

  一旦出现印制板质量不良,Z0 超出公差时,所传的信号 会出现反射(Reflection)、散失(DissipaTIon)、衰减 (AttenuaTIon)或延误(Delay)等问题,严重时会传错信 号,死机。

  严格选择板材和控制生产流程,多层板上的Z0 才能符合 客户所要求的规格。元件的电子阻抗越高时,其传输速度才会越快,因而 PCB的Z0 也要随之提高,方能达到匹配元件的要求。Z0 合格的多层板,才算得上是高速或高频讯号所要求的 合格品。

  板材的 εr 越低,越容易提高PCB线 值,而与高速 元件的输出阻抗值匹配。1、 特性阻抗Z0与板材的εr成反比

  Z0 随着介质厚度的增加而增大。因此,对Z0 严格的高频 线路来说,对覆铜板基材的介质厚度的误差,提出了严格的 要求。通常,介质厚度变化不得超过10%。

  随着走线密度的增加,介质厚度的增加会引起电磁干扰 的增加。因此,高频线路和高速数字线路的信号传输线,随 着导体布线密度的增加,应减小介质厚度,以消除或降低电 磁干扰所带来的杂信或串扰问题、或大力降低εr ,选用低εr 基材。

  铜箔厚度(T)是影响Z0的一个重要因素,导线越小。但其变化范围相对较小。

  线、 导线 随着线宽W变窄而迅速增加,因此,要控制Z0 ,必须严 格控制线宽。目前,大多数高频线路和高速数字线mm。传统上,线%。对非传输线的常规电 子产品的PCB导线)可满足要 求,但对有Z0 控制的信号传输线,PCB导线%, 已不能满足要求。因为,此时的Z0 误差已超过±10%。

  某PCB微带线μm,线μm,假设成品 PCB铜厚度均匀不变,问线%以内?解:根据公式

  要达到特性阻抗Z0 《±10%,导线宽偏差必须进一步缩小, 必须远小于±20%才行。

  因此,我们就不难理解,为什么聚四氟乙烯PCB和某些 FR-4PCB,要求线mm,其原因就是要控制特性阻抗 Z0值。

  内层板务必找出导线GHZ 高速讯号,即 使0.05mm的缺口,也必须报废;控制内层线、 层压

  真空层压机,降低压力减少流胶,尽量保持较多的树脂 量,因为树脂影响εr ,树脂保存多些, εr会低些。控制层压厚度公差。因为板厚不均匀,就表明介质厚度 变化,会影响Z0 。

  严格按客户要求的板材型号下料。型号下错, εr不对,板厚错,制造PCB过程全对,同样 报废。因为Z0 受εr影响大。

  板面的阻焊会使信号线Ω,理论上说阻焊 厚度不宜太厚,事实上影响并不很大。铜导线表面所接触的是空气( εr =1),所以测得Z0 值 较高。但在阻焊后测Z0 值会下降1~3Ω,原因是阻焊的εr 为 4.0,比空气高出很多。

  成品多层板要尽量避免吸水,因为水的εr =75,对Z0 会带 来很大的下降和不稳的效果。

  多层板信号传输线 ,目前要求控制范围通 常是:50Ω±10%,75Ω ±10%,或28Ω±10% 。

  影响最大的是介质厚度,其次是介电常数,导线宽度, 最小是导线厚度。在选定基材后,εr变化很小,H变化也小,T较易控制,而线%是困难的,且线宽问题又有导线上针孔、 缺口、凹陷等问题。从某种意义上说,控制Z0,最有效最重要的方法是控制调整线宽。

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  Broadcom ALM-32220是一款高线瓦功率放大器,具有良好的OIP3性能和极佳的PAE,1dB增益压缩点,通过使用Broadcom专有的0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺。特性 完全匹配,输入和输出 高线dB 在负载条件下无条件稳定 内置可调温度补偿内部偏置电路 GaAs E-pHEMT技术[1] 5V电源 产品规格均匀性极佳 可提供卷带包装选项 MSL-3和无铅 基站应用的高MTTF 应用 用于GSM / PCS / W-的A类驱动放大器CDMA / WiMAX基站 通用增益块...

  Broadcom® BCM3252 T IP视频流水线IC为高端机顶盒(STB)提供集成的前端解决方案。 Broadcom的BCM3252为交互式DOCSIS 2.0 +,DSG高清AVC机顶盒。 BCM3252包含一个集成的高性能处理器,用于解决DOCSIS 2.0 +,通道绑定重新排序以及TCP / IP,UPnP和IPv6等网络协议的任务。 BCM3252既是DOCSIS-也是EuroDOCSIS认证。 功能 机顶盒产品的完整前端解决方案 双QAM带内解调器 用于支持DVS-178和DVS-167的带外(OOB)解调器 支持高达80 Mb / s的IP视频数据速率,允许将来转换为全IP网络 应用程序 机顶盒 IPTV ...

  这种非漫射灯优于传统的LED灯。通过使用新的高强度材料,我们实现了卓越的产品性能。 HLMP-3950灯是一种磷化镓绿色发光二极管。 特点 改善亮度 改善色彩性能 以流行的T-1 3/4包装提供 新的坚固导线 IC兼容/低电流能力 可靠且坚固

  这种非漫射灯优于传统的LED灯。通过使用新的高强度材料,我们实现了卓越的产品性能。 HLMP-3950灯是一种磷化镓绿色发光二极管。 特点 改善亮度 改善色彩性能 以流行的T-1 3/4包装提供 新的坚固导线 IC兼容/低电流能力 可靠且坚固

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