1、 自動化與儀器儀表>? ABC DEF GE G?H? G?I?FA JKKL 年第 J 期M總第 NKO 期P 文章編號 影響印刷電路板 的特性阻抗因素及對策 田 麗 安徽工程科技學(xué)院電氣系 蕪湖 摘 要 本文給出了印刷電路板 特性阻抗的定義 分析了影響特性阻抗的因素及 的構(gòu)造 參數(shù)對特性阻抗精度的影響 最后給出了一些對策 關(guān)鍵詞 印刷電路板 特性阻抗 精度 !"# $ % & ' "# ()* & ' + + # " + ) ( ()* & " # # ( $ % &,-. / 0 1 "

2、;# + )中圖分類號 2 3 & 文獻標識碼 引 言我國正處在以經(jīng)濟建設(shè)為中心和改革開放的大好形勢下 電子工業(yè)的年增長率會超過 4 印刷電路板 工業(yè)依附整個電子工業(yè)也會隨勢而漲 而且超過 4 的增長速度 世界電子工業(yè)領(lǐng)域發(fā)生的技術(shù)革命和產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)變化 正為印刷電路的發(fā)展帶來新的機遇和挑 戰(zhàn) 印刷電路隨著電子設(shè)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(shè)備中電氣的互連件 中的金屬導(dǎo)線 已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 的電氣測試 不僅要測量電路 或網(wǎng)絡(luò) 的通 斷和短路等是否符合要求 而且還應(yīng)該測量特性阻抗值是

3、否在規(guī)定的合格范圍內(nèi) 只 有這兩方向都合格了 印刷板才符合要求 印刷電路板提供的電路性能必須能夠使信號傳輸過程中不發(fā)生反射現(xiàn)象 信號保持完整 降低傳輸損 耗 起到匹配阻抗的作用 這樣才能得到完整 可靠 精 確 無干擾 噪音的傳輸信號 本文就實際中常用的表面微帶線結(jié)構(gòu)多層板的特性阻抗控制的問題進行討論 表面微帶線及特性阻抗表面微帶線的特性阻抗值較高并在實際中廣泛采用 它的外層為控制阻抗的信號線面 它和與之相鄰的 基準面之間用絕緣材料隔開 見圖 特性阻抗的計算公式為 安徽省教育廳治安科學(xué)基金項目編號 5 6 7 8 9 & ( : 3 & 7 & ' 9 ; 5 印

4、刷導(dǎo)線的特性阻抗 < 絕緣材料的介電常數(shù) < 印刷導(dǎo)線與基準面之間的介質(zhì)厚度 <' 印刷導(dǎo)線的寬度 < 印刷導(dǎo)線的厚度 從圖 以及公式 可以看出 影響特性阻抗的主 要因素是 介質(zhì)常數(shù) < 介質(zhì)厚度 < 導(dǎo)線寬 度 ' < 導(dǎo)線厚度 等 因而可知 特性阻抗與基板材料 覆銅板材 關(guān)系是非常密切的 故選擇基板材料在 設(shè)計中非常重要 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 2 =* 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(guān)系 如

5、圖 所示 由圖 可知 介電常數(shù)是隨著頻率的增加而減小 所以 在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)工作頻率確定材料的介電常數(shù) 參照圖 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 圖中橫坐標取了對數(shù)刻度 也即頻率變化范圍為 & 2 =* 導(dǎo)線寬度及厚度的影響導(dǎo)線寬度是影響特性阻抗變化的主要參數(shù)之一 圖 以表面微帶線為例 說明阻抗值與導(dǎo)線寬度的關(guān) 系 從圖 中可以看到當導(dǎo)線寬度改變 & 3"" 時 就會引起阻

6、抗值相應(yīng)的變化 3 Q 而在實際生產(chǎn)中 如果控制阻抗的信號線面使用 " 銅箔 可允許的導(dǎo) 線寬度變化公差為 & 3 "" 如果控制阻抗的變化 公差為 3 " 銅箔 可允許的導(dǎo)線寬度變化公差為 & "" 由此可見 生產(chǎn)中所允許的導(dǎo)線寬度變化會導(dǎo) 致阻抗值發(fā)生很大的改變 導(dǎo)線的寬度是設(shè)計者根據(jù)多種設(shè)計要求確定的 它既要滿足導(dǎo)線載流量和溫升的要求 又要得到所期望的阻抗值 這就要求生產(chǎn)者 在生產(chǎn)中應(yīng)該保證線寬符合設(shè)計要求 并使其變化在 公差范圍內(nèi) 以適應(yīng)阻抗的要求 導(dǎo)線厚度也是根據(jù)導(dǎo)體所要求的載流量以及允許的溫升確定的 在生產(chǎn)

7、中為了滿足使用要求 鍍層厚 度一般平均為 3 " 導(dǎo)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(dǎo)線表面清 潔 不應(yīng)粘有殘余物和修板油黑 而導(dǎo)致電鍍時銅沒有 鍍上 使局部導(dǎo)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(dǎo)線厚度 導(dǎo)致阻抗值發(fā)生變化 介質(zhì)厚度 的影響從公式 中可看出 特性阻抗 5 是與介質(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 5 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(dǎo)線寬度和材料的介電常數(shù)在生產(chǎn)前就已經(jīng)確定 導(dǎo)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

8、控制特性阻抗的主要手 段 從圖 可以得出特性阻抗值與介質(zhì)厚度變化之間 的關(guān)系 由圖中可以看出 當介質(zhì)厚度改變 & 3"" 時 就會引起阻抗值相應(yīng)的變化 93 而在實際生 產(chǎn)過程中 所允許的每層層壓厚度變化將導(dǎo)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 以表面微帶線為例 生產(chǎn)過程中可以參 照圖 確定相應(yīng)工作頻率下絕緣材料的介電常數(shù) 然 后利用公式計算出相應(yīng)的 5 再根據(jù)用戶提出的導(dǎo)線 寬度值和計算值 5 通過圖 查出相對應(yīng)的介質(zhì)厚度 然后根據(jù)所選用的覆銅板和銅箔的厚度確定半固化片的型號和張數(shù) 從

9、圖 可以看出 微帶線結(jié)構(gòu)的設(shè)計比起帶狀線 設(shè)計時 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 因此 對高頻和高速數(shù)字信 號傳輸大多采用微帶線結(jié)構(gòu)的設(shè)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(yīng)提出嚴格要求 一般來說 其介質(zhì)厚度變化不 超過 4 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(guān) 因此 也應(yīng)嚴密 加以控制 3 結(jié) 論在實際生產(chǎn)中 導(dǎo)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 下轉(zhuǎn)第 Q 頁 中國自動化學(xué)會 中國儀器儀表學(xué)會 年西南三省

10、一市自動化與儀器儀表學(xué)會年會征 文 通 知 會議主辦單位 中國自動化學(xué)會 中國儀器儀表學(xué)會會議承辦單位 重慶市自動化與儀器儀表學(xué)會 重慶工業(yè)自動化儀表研究所會議協(xié)辦單位 四川省自動化與儀器儀表學(xué)會 云南省自動化學(xué)會 昆明市儀器儀表學(xué)會 貴州省自動化學(xué)會 貴州省儀器儀表學(xué)會會議時間與地點 會議時間 年 月中旬 <地點 重慶征文范圍 自動化與儀器儀表發(fā)展的綜述性文章 < 自動化與儀器儀表的設(shè)計技術(shù) < 自動化與儀器 儀表的檢測技術(shù) < 自動化與儀器儀表的應(yīng)用技術(shù) < 3 自動化與儀器儀表的管理技術(shù) < Q 自動化與儀器儀表 的工藝技術(shù) < 自動化與儀器儀表

11、的制造技術(shù) < 自動化與儀器儀表的故障分析技術(shù) < 自動化與儀器儀表 可靠性設(shè)計與評價技術(shù) < 質(zhì)量管理與質(zhì)量管理體系的實戰(zhàn)技巧或經(jīng)驗 < 智能儀表與控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) < 現(xiàn)場總線技術(shù)及其產(chǎn)品 < 其它有關(guān)的理論或應(yīng)用研究成果 征文要求及注意事項 論文論點清楚 文字簡煉 不超過 3 字 <綜述文章不超過 字 < 論文一律用計算機 打印紙打印 一式兩份并用 / 0 1 錄入的軟盤一張同時寄到會議籌備組 < 征文截止日期 年 月 日 < 屆時將聘請專家進行評審 錄用論文將于 月 日前通知作者 < 3 請作者自留底稿 稿件一概不退

12、< Q 本次征文將不向作者收取版面費 錄用論文將在公開發(fā)行的雜志 自動化與儀器儀表 的?？习l(fā)表 < 投稿的論文必須是未在國內(nèi)外雜志或?qū)W術(shù)交流會上公開發(fā)表的文章 < 論文格式要求 標題用三黑居中 <姓名小四宋居中 <單位及郵編小五宋居中 <摘要為小五宋居左 <關(guān)鍵詞為 小五宋居左 <正文部分一級標題為四黑居左 <二級標題為小四黑居左 <正文用五宋居左 <參考文獻四字五黑居中 參 考文獻按序號 作者姓名 書名 論文名 出版社 期刊名 年月日 卷號 頁碼 排列 用小五宋居左 文末應(yīng)附英 文標題和摘要 按文章格式 以及第一作者簡介 小五宋居左 籌備組聯(lián)絡(luò)方式 重慶市 3 Q 信箱 <郵編 <電子信箱 3 R & " <聯(lián)系人 孫懷義 <聯(lián)系電話 Q Q 33 優(yōu)秀論文評獎 本次會議將評選優(yōu)秀論文一 二 三等獎若干名 頒發(fā)優(yōu)秀論文證書 其他錄用論文頒發(fā)論文證書 關(guān)鍵日期 年 月 日前投送符合會議要求的打印論文兩份及軟盤一張 < 年 月 日前發(fā)出 論文錄用通知 < 會議時間及詳細地點見正式會議通知 年 月中旬發(fā)出 年西南三省一市學(xué)術(shù)交流會籌備組 重慶市自動化與儀器儀表學(xué)會 年 月 上接第