如何控制印制電路板微電阻及特性阻抗精度

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1、如何控制印制電路板微電阻及特性阻抗精度？發(fā)布日期：2009.07.18作者：admin閱讀：67隨著電路信號傳輸高速化的迅速發(fā)展，要求PCB在高速信號傳輸中保持信號穩(wěn)定的要求日趨嚴(yán)格；這就要求所使用PCB的訊號線的微電阻及特性阻抗控制精度化的提高。這種更為嚴(yán)格的精確化控制是對PCB廠的極大挑戰(zhàn)，為此，本文針對如何精確控制印制電路微電阻及特性阻抗方面進(jìn)行了探討，希望能對PCB制造業(yè)同行有所幫助?！　￡P(guān)　鍵　詞:微電阻、特性阻抗、阻抗控制、阻抗控制精度　　一、前言　　為了調(diào)節(jié)延時(shí)、滿足系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)要求，PCB蛇形線設(shè)計(jì)(部分

2、螺旋線設(shè)計(jì))是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。一般而言印制導(dǎo)線的電阻可以不予考慮，但是客戶對該類長度相對較長的蛇形走線，特別是在地線回路、大電流回路或某些特殊回路中，常常精確地規(guī)定了印制導(dǎo)線的允許電阻；同時(shí)，隨著電路信號傳輸高速化的迅速發(fā)展，要求PCB在高速信號傳輸中保持信號穩(wěn)定的要求日趨嚴(yán)格，PCB中作為信號傳輸線的金屬導(dǎo)線不僅要符合“通、斷”等電氣流通，更要保持其所需要的傳輸信號完整性、可靠性、精確性等要求。這些設(shè)計(jì)要求所使用PCB訊號線的微電阻及特性阻抗控制精度化的提高。這種更為嚴(yán)格的精確化控制是對PCB廠的

3、極大挑戰(zhàn)，為此，本文在簡要介紹印制電路微電阻及特性阻抗的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對如何精確控制印制電路微電阻及特性阻抗方面進(jìn)行探討，希望能對PCB制造業(yè)同行拋磚引玉?！　《?、印制電路微電阻及特性阻抗概念簡介　　印制電路微電阻指印制電路電阻導(dǎo)體對直流電流的阻礙作用，即為平常最為常見的電阻概念，常用符合R表示，與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)?？赏ㄟ^簡單的歐姆定律R=U/I進(jìn)行測量和電阻率公式R=ρ×L/S計(jì)算。在PCB設(shè)計(jì)中常以長度相對較長的蛇形走線或螺旋走線設(shè)計(jì)為載體：　　印制電路特性阻抗指印制電路電阻導(dǎo)體對交流電流的阻礙作用，包

4、括起共同阻礙作用的電阻、電感和電容三者的矢量和，一般以符號R0表示，對于PCB而言，即以多層板傳輸線(由訊號線、介質(zhì)層、接地層共同組成）為載體，表現(xiàn)為多種特性阻抗模塊，最常用的分類即為微帶線和帶狀線：　　這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，特性阻抗跟我們通常理解的電阻或印制電路微電阻不是一個(gè)概念，特性阻抗與傳輸線的長度無關(guān)，也不能通過使用歐姆表來測量。同時(shí)，阻抗與特性阻抗也不是完全相同的概念。但對于印制電路板而言：阻抗是特性阻抗的簡稱，阻抗即為特性阻抗?！　∪⒂≈齐娐肺㈦娮杓疤匦宰杩咕瓤刂品治觥　?.1印制電路微電阻精度控制分析　

5、　3.1.1目前需求　　我司某些客戶板件印制電路微電阻控制要求已從最開始的≤200、25-200、5-100發(fā)展到目前的35-85、40+/-5、1.0-5.0,其控制精度要求逐漸嚴(yán)格。　　3.1.2組成因素分解及分析　　對于常見的印制電路線路：　　根據(jù)電阻公式R=ρ×L/S進(jìn)行推算PCB線路中微電阻控制公式有：　　1)R=1.62×10-2×L×25400×2/[T×(W+W1)]＝822.96×L//[T×(W+W1)]上式中線長單位：inch；T/W單位：um；　　2)R=1.62×10-2×1000×L/[12.

6、7×T×(W+W1)]=16.2×L/[12.7×T×(W+W1)]上式中線長單位：inch；T/W單位：mil。　　對于內(nèi)層線路而言，在T、L固定的情況，考慮線寬(如棕黑化)對不同設(shè)計(jì)參數(shù)的蛇形線微電阻控制影響：　　假設(shè)W1-W=A，對上述公式(2)進(jìn)行微分如下：　　△R=-(8.1×L/12.7T)×[△W/(W-2A)2]　　在不考慮棕化對線路銅厚的影響時(shí)，如采取0.5OZ銅箔T=0.5mil，1.0OZ銅箔T=1.1mil，2OZ銅箔T＝2.45mil進(jìn)行計(jì)算，則：　　0.5OZ：△R=-1.28L×[△W/(W

7、-2A)2]　　1.0OZ：△R=-0.58L×[△W/(W-2A)2]　　2.0OZ：△R=-0.26L×[△W/(W-2A)2]　　從上式可以看到：　　相對于1OZ以上基銅蝕刻，在同樣線寬和線寬公差控制下，≤0.5OZ基銅的微電阻控制，其蛇形線路長度將更為明顯地影響微電阻控制精度?！　?.2印制電路特性阻抗精度控制分析　　3.2.1目前需求　　目前特性阻抗控制公差已從±15%、±10%發(fā)展到±8%、±5%要求，差動阻抗呈現(xiàn)出低設(shè)計(jì)值阻抗控制要求、高設(shè)計(jì)值阻抗控制要求兩個(gè)方向?！　?.2.2組成因素分解及分析　　不少研

8、究表明，印制電路特性阻抗受材料的介電常數(shù)、導(dǎo)線寬度及厚度、介質(zhì)厚度、銅箔厚度、阻抗設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制、測試方法影響；根據(jù)阻抗的結(jié)構(gòu)圖、各相關(guān)因素的公式及我司實(shí)際控制情況初步判斷各設(shè)計(jì)因素的貢獻(xiàn)度大小如下：　　四、印制電路微電阻及特性阻抗精度控制試驗(yàn)設(shè)計(jì)　　4.1試驗(yàn)確認(rèn)、細(xì)化各設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)值　　根據(jù)我司生產(chǎn)線工藝條件、