PCB板控制導線阻抗的常見問題解析

近年來，隨著IC集成度的提高和應用，其信號傳輸頻率和速度越來越高，因而在印制板導線中，信號傳輸(發(fā)射)高到某一定值后，便會受到印制板導線本身的影響，從而導致傳輸信號的嚴重失真或完全喪失。這表明，PCB導線所“流通”的“東西”并不是電流，而是方波訊號或脈沖在能量上的傳輸。上述此種“訊號”傳輸時所受到的阻力，也稱為“阻抗”，代表符號為Z0。所以，PCB導線上單解決“通”、“斷”和“短路”的問題還不夠，還要控制導線的阻抗問題。

((一)) 何謂阻抗?

阻抗是用來評估電子元件特性的一個參數(shù)。阻抗的定義是元件在既定頻率下對交流電的總對抗作用。

((二)) 為何要阻抗控制?

因為PCB傳輸線中的特性阻抗值必須匹配Driver與Reciver的電子阻抗，否則會造成訊號能量的反射、衰減，以及訊號到達時間之延誤，嚴重時無法判獨及開機。電路板線路中的訊號傳播時，影響其“特性阻抗”的因素有線路的截面積，線路與接地層之間絕緣材質(zhì)的厚度，以及其介質(zhì)常數(shù)等叁項。影響阻抗最多部分為:1、線寬，2、pp 厚度，3、介電值(FR-4 =4.3)其次是防焊厚度，側(cè)蝕,銅厚.等等這些會改變磁力線分布， 進而改變組抗之變數(shù)，先了解組抗公差值要求，再反推製程最大公差值，以軟體計算是否可達成。PCB 製程管制重點為用對材料/線徑公差10%以內(nèi)/壓后層間厚度準確10%以內(nèi)，即可達到設(shè)計要求。

((三)) 何謂Er值?

通常介質(zhì)常數(shù)或稱相對電容率既是每單位體積的絕緣物質(zhì)在每一單位之電位梯度下所能儲存的靜電能量。介質(zhì)常數(shù)高則信號傳輸不少被儲存在板材中而造成信號不佳及傳播速率減慢。一般對于信號品質(zhì)要求高者會限用PTF((鐵弗龍))就是因為其Er=2..5。

(四) 一般阻抗分3類：

1. 特性阻抗(impedance)。

如客戶針對4層板，外層線寬進行阻抗之控制，其計算外層線寬阻抗軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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如客戶針對6層板，其1，3，4，6層為走線層，皆須進行阻抗線寬之控制，注意內(nèi)層L3&L4之阻抗線寬需措開不可重疊，避免影響阻抗值之測試，其計算內(nèi)層線寬阻抗軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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如客戶針對6層板，其1，3，6層為走線層，皆須進行阻抗線寬之控制，其阻抗條之設(shè)計如下：
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如客戶針對4層板，內(nèi)層(2，3層)線寬進行阻抗之控制，注意阻抗線寬上下對應層皆鋪設(shè)銅箔，其L2&L3 之阻抗線寬設(shè)計需措開不可重疊，避免影響阻抗值之測試，其阻抗條之設(shè)計如下：
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客戶製作內(nèi)層阻抗，需注意其要求之組抗線寬，上下對應層是否有覆蓋銅箔或沒覆蓋銅箔，上下皆有覆蓋上銅箔，其計算軟件同上，如果有一層為沒覆蓋上銅箔，另一層有覆蓋上銅箔，其阻抗計算軟件模式如下。
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其阻抗條設(shè)計如下：
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如客戶針對4層板，外層&內(nèi)層線寬進行阻抗之控制，注意內(nèi)層之阻抗線寬需措開不可重疊設(shè)計，避免影響阻抗值之測試，其阻抗條之設(shè)計如下：
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2.差動阻抗(differential impedance)。

客戶針對4 層板，外層之線寬/間距/線寬進行阻抗之控制，其計算阻抗線寬/間距/線寬之阻抗軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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如客戶針對6層板，其1，3，4，6層為走線層，皆須進行阻抗線寬之控制，其計算內(nèi)層線寬阻抗軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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3.RANBUS阻抗。

客戶針對4 層外層某種線寬/間距進行阻抗線寬控制，其計算外層RANBUS阻抗軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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客戶針對6 層(1,3,4,6)某種線寬/間距進行阻抗線寬控制，需注意內(nèi)層阻抗線寬需措開，不可重疊，避免影響阻抗值之測試，其計算內(nèi)層RANBUS阻抗計算軟件模式如下。
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其阻抗條之設(shè)計如下：
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(五) coupon設(shè)計注意事項：

1. 一般阻抗之設(shè)計有設(shè)計層(線路層)，及參考接地層(對應層)，如客戶無規(guī)格限定,4層板之規(guī)格為L1(設(shè)計層)-L2[L2接地層(對應層)]，L3[L3接地層(對應層)-L4(設(shè)計層)。

2. 內(nèi)層有阻抗控制需注意，如連續(xù)2層皆有線寬控制，無其他層別[接地層銅箔(對應層)]阻隔，其線寬之設(shè)計需措開，不可重疊，避免影響阻抗值之測試。

3. 一般外層阻抗線寬需有銅條保護，其銅條寬度”越寬越好”，間距需min 10 mil以上。

4. 內(nèi)層走線層，有阻抗控制需注意其上下接地層(對應層)，是否有銅箔覆蓋，其阻抗計算軟體及阻抗條之設(shè)計不同。