影响印刷电路板特性阻抗的其它因素
<P align=center>田丽 曹安照 <BR>(安徽工程科技学院电气系，安徽芜湖 241000)</P>
<P> 摘 要：继文献［1］后，本文进一步分析了影响特性阻抗的其它因素，重点讨论了介质常数对PCB特性阻抗的影响。 </P>
<P> 关键词：印刷电路板 特性阻抗 介质常数 </P>
<P> 概述 </P>
<P> 随着信号传送速度迅猛的提高和高频电路的广泛应用，对印刷电路板也提出了更高的要求。印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号在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。本文在文献［1］的基础上进一步探讨了其它影响PCB特性阻抗的因素，特别是介质常数的影响。 </P>
<P> 1表面微带线及特性阻抗 </P>
<P> 表面微带线的特性阻抗值较高并在实际中广泛采用，它的外层为控制阻抗的信号线面，它和与之相邻的基准面之间用绝缘材料隔开，见图1。 </P>
<P align=center></P>
<P> 特性阻抗的计算公式为： </P>
<P> Z0：印刷导线的特性阻抗 </P>
<P> εr：绝缘材料的介电常数 </P>
<P> h：印刷导线与基准面之间的介质厚度 </P>
<P> w：印刷导线的宽度 </P>
<P> t：印刷导线的厚度 </P>
<P> 从图1以及公式(1)可以看出：影响特性阻抗的主要因素是：(1)介质常数εr；(2)介质厚度h；(3)导线宽度w；(4)导线厚度t等。因而可知，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PCB设计中非常重要。在文献(1)中，我们已经探讨了几个重要的参数对Z0的影响。下面我们继续探讨其它因素对Z0的影响。 </P>
<P> 2铜箔厚度对Z0的影响 </P>
<P> 从公式(1)可看出铜箔厚度也是影响Z0的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗就越小，但其变化范围相对是较小的。如图2所示。 </P>
<P align=center></P>
<P> 从图2可知，尽管采用越薄的铜箔厚度可得到较高的Z0值，但是，其厚度变化对Z0值的贡献不大，同时，其厚度变化范围也不大，因此采用薄铜箔对Z0的贡献，不如说是由于薄铜箔对制造精细导线来提高或控制特性阻抗值而作出贡献更为确切得多。实际上，PCB产品的导线厚度，不仅只是覆铜箔的厚度，它还包括了在制板加工过程中带来厚度的变化。 3PCB生产加工对Z0的影响 </P>
<P> 当选定基板材料类型和完成高频线路或高速数字线路的PCB设计之后，则预计的特性阻抗值已确定，但是真正要做到预计的特性阻抗或实际控制控制在预计的特性阻抗值的范围内，只有通过PCB生产加工过程的管理与控制才能达到。PCB生产加工对Z0的影响之因素非常多，也很复杂。今后PCB的Z0控制必将成为PCB生产中最为突出和最大难题之一。 </P>
<P> 4导线宽度控制的意义 </P>
<P> 4.1导线宽度控制的关键 </P>
<P> 导线宽度控制的关键是如何通过PCB生产加工全过程的管理与控制来达到OEM设计所预定的Z0值或控制Z0值在变化范围内。由于合适选定基板材料和完成PCB设计之后，介质常数、介质宽度和导线宽度等三个参数基本上相对固定下来了。尽管导线宽度和介质厚度会受到PCB生产加工的影响，加湿法加工中的机械抛刷和微蚀刻会使铜箔层变薄些是有利于Z0的提高，而制造埋盲孔互连和外层图形的孔化与电镀又会使铜箔层加厚是不利于Z0的，因而应注意加以控制。但是，导线的宽度则完全是由PCB生产加工出来的。同时，高频信号和高速数字信号传输的精细导线的制造仍是当今高密度互连PCB的关键技术。而精细导线制造的实质，从根本上来说就是精细导线的控制与管理问题。所以，作为信号传输线应用的PCB制造，应把导线宽度的制造作为关键问题来对待。 </P>
<P> 4.2导线宽度控制的含义 </P>
<P> 高频信号和高速数字(逻辑)信号从驱动元件传送出来并经过PCB信号传输线送到接受元件处，这就是一种信号传输过程。在这个信号传输过程中，如果PCB的信号传输过程中，PCB的信号传输线之特性阻抗值Z与这两个元件的“电子阻抗”完全相匹配(实际上接受元件的阻抗要大于驱动元件的阻抗才合理)时，则所传送的信号之能量便得到了完整的传输，这种情况是理想状态。如果PCB的传输线Z0不匹配而产生变化偏差或变化偏差过大，则将会在传输信号的过程中发生反射、散失、衰减或时间延迟等问题。严重时，甚至会引起完全“失真”而接受不到原来的真实信号。 </P>
<P> 因此，高频信号和高速数字信号要在PCB传输线中得到完整的传输，就必须做到在PCB传</P>
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