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PCB阻抗受多种因素影响,主要可分为材料参数、几何参数和工艺控制三大类:一、材料参数介电常数(Dk)与阻抗成反比,Dk每波动0.1会导致5…
PCB阻抗受多种因素影响,主要可分为材料参数、几何参数和工艺控制三大类:
一、材料参数 介电常数(Dk)
与阻抗成反比,Dk每波动0.1会导致50Ω阻抗变化±1.5Ω。高频信号下Dk随频率变化显著(如FR-4在1GHz时Dk=4.2,28GHz时降至3.9)。
介质厚度(H)
厚度增加10%会使阻抗升高8%-10%。例如0.1mm厚度设计若实际为0.11mm,50Ω阻抗会升至54.5Ω。多层板需控制层压工艺压力偏差<5%。
铜箔特性
铜厚增加10%会使阻抗降低3%-5%(如1oz铜厚35μm增至1.1oz时,50Ω阻抗降至48.5Ω)。高频电路需采用薄铜(如0.5oz)以控制趋肤效应。
二、几何参数 线宽(W)
与阻抗成反比,线宽增加10%阻抗降低5%-7%。例如0.2mm线宽设计蚀刻后缩至0.19mm时,100Ω差分阻抗会升至106Ω。
线间距
差动阻抗中,间距增大阻抗升高。需结合信号速率调整(如10Gbps差分对线距误差需≤±5μm)。
参考平面
与参考层距离每偏差0.01mm,50Ω阻抗变化±1Ω。参考平面不连续会导致电流分布异常。
三、工艺控制
蚀刻精度
线宽偏差需控制在±5%内(高层板要求±3%)。碱性蚀刻后线宽公差需通过补偿设计调整。
阻焊层影响
单端阻抗印刷一遍阻焊会下降2Ω,差分阻抗下降8Ω。需通过多次印刷测试确定最终值。
层压工艺
温度压力偏差会导致介质厚度变化(如FR-4层压温度需170±2℃)。10层板需控制层间距离0.1mm±0.005mm。
四、其他因素 信号频率:高频下介电常数和铜箔趋肤效应显著影响阻抗。
环境温湿度:基材吸潮可使Dk增加0.2,阻抗降低3-4Ω。
板材类型:FR-4(Dk=3.9-4.8)与聚四氟乙烯(Dk=2.2-3.9)的阻抗差异明显。
实际设计中需通过阻抗计算工具(如SI9000)综合调整参数,并结合板厂工艺能力进行补偿设计。