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影響特性阻抗的主要因素及降低措施

牽手一起夢 ? 來源:郭婷 ? 2019-05-05 13:45 ? 次閱讀

印刷電路隨著電子設備的小型化、數(shù)字化、高頻化和多功能化發(fā)展。作為電子設備中電氣的互連件-pcb中的金屬導線,己不僅只是電流流通與否的問題。而是作為信號傳輸線的作用。也就是說。對高頻信號和高速數(shù)字信號的傳輸用PCB的電氣測試。不僅要測量電路(或網(wǎng)絡)的通、斷和短路等是否符合要求,而且還應該測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)關系是非常密切的,故選擇基板材料在電路板設計中非常重要。

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傳輸速度必須降低材料的介質(zhì)常數(shù)。同時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下測量確定的。不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同種材料由于其樹脂含量不同而不同。本研究以環(huán)氧玻璃布為例。研究了介電常數(shù)與頻率變化的關系。

介電常數(shù)是隨著頻率的增加而減小,所以在實際應用中應根據(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傳輸速度必須降低材料的介質(zhì)常數(shù)。同時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、導線寬度及厚度的影響

電路板生產(chǎn)中所允許的導線寬度變化會導致阻抗值發(fā)生很大的改變。導線的寬度是設計者根據(jù)多種設計要求確定的,它既要滿足導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)中應該保證線寬符合設計要求,并使其變化在公差范圍內(nèi),以適應阻抗的要求。導線厚度也是根據(jù)導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線表面清潔,不應粘有殘余物和修板油黑,而導致電鍍時銅沒有鍍上,使局部導線厚度發(fā)生變化,影響特性阻抗值。另外,在刷板過程中,一定要小心操作,不要因此而改變了導線厚度,導致阻抗值發(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主要因素。因為導線寬度和PCB線路板材料的介電常數(shù)在生產(chǎn)前就已經(jīng)確定,導線厚度工藝要求也可作為一個定值,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。而在實際生產(chǎn)過程中,所允許的每層電路板層壓厚度變化將導致阻抗值發(fā)生很大的改變。在實際生產(chǎn)中是選用不同型號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,對高頻和高速數(shù)字信號傳輸大多采用微帶線結構的設計。同時,特性阻抗值將隨著介質(zhì)厚度的增加而增大。所以,對于特性阻抗值嚴格控制的高頻線路來說,對覆銅板的介質(zhì)厚度的誤差應提出嚴格要求,一般來說,其介質(zhì)厚度變化不超過10%。對于多層板來說,介質(zhì)厚度還是個加工因素,特別是與多層層壓加工密切相關,因此,也應嚴密加以控制。

結論

在實際電路板生產(chǎn)中,導線的寬度、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引起特性阻抗值發(fā)生變化。另外特性阻抗值還會與其它生產(chǎn)因素有關。所以,為了實現(xiàn)對特性阻抗的控制,生產(chǎn)者必須了解影響特性阻抗值變化的因素,掌握實際生產(chǎn)條件,根據(jù)設計者提出的要求,調(diào)整各個工藝參數(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。

推薦閱讀:http://m.elecfans.com/article/772794.html

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