1、（Impedance）,符合為 Z,單位還是 0。的阻力以外，還有感抗（XL）和容抗（XQ的（Z）。Z= V R2 + （XL -XC） 2 2、阻抗（Z）度越來越高，因而在印制板導線中，信號傳輸輸信號的嚴重失真或完全喪失。這表明，Z0 ）上述此種“訊號”傳輸時所受到的阻力，不夠，還要控制導線的特性阻抗問題。就PCB板的特性阻抗與特性阻抗控制摘要：本文具體分析了 PCB板的特性阻抗和特性阻抗的控制辦法。1、電阻交流電流流過一個導體時，所受到的阻力稱為阻抗，此時的阻力同直流電流所遇到的阻力有差別，除了電阻阻力問題。為區別直流電的電阻，將交流電所遇到之阻力稱為阻抗近年來，IC集成度的提高和應用，其

2、信號傳輸頻率和速（發射）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。3、特性阻抗控制（另稱為“特性阻抗”，代表符號為Z0o所以，PCB導線上單解決“通”、“斷”和“短路”的問題還 是說，高速傳輸、高頻訊號傳輸的傳輸線，在質量上要比傳輸導線嚴格得多。不再是“開路/短路”測試過關，或者缺口、毛刺未超過線寬的 20%就能接收。必須要求測定特性阻抗值，這個阻抗也要控制在公差以內,否則，只有報廢，不得返工。二、訊號傳播與傳輸線 1、信號傳輸線定義（1）根據電磁波的原理，波長（ 入）越短，頻率（f ）越高。兩者的乘積為

3、光速。即 C =入.f= 3X1010 cm/s （2）任何元器件，盡管具有很高的信號傳輸頻率，但經過PCB導線傳輸后，原來很高的傳輸頻率將降下來，或時間延遲了。因此，導線長度越短越好。（3）提高PCBf?線密度或縮短導線尺寸是有利的。但是，隨著元件頻率的加快，或脈沖周期的縮短，導線長度接近信號波長（速度）的某一范圍，此時元件在PCB#線傳輸時，便會出現明顯的“失真” 。（4） IPC-2141的3.4.4提出：當信號在導線中傳輸時，如果導線長度接近信號波長的1/7時，此時的導線被視為信號傳輸線。（5）舉例： 某元件信號傳輸頻率（f）為10MHZ , PCB上導線長度為50cm是否應考慮特 性

4、阻抗控 制？ 解：C =入.f= 3X1010 cm/s 入=。= (3 x 1010 cm/s) / (1 X107 /s ) = 3000cm導線長度/信號波長=50/3000 = 1/60因為：1/601/7,所以此導線為普通導線，不必考慮特性阻抗 問題。在電磁波理論中，馬克斯威爾公式告訴我們：正弦波信號在介質中的傳播速度 VS與光速C成正比，而與傳輸介質的 介電常數成反比。VS= C/，er當er =1時，信號傳輸達到了光的傳播速度，即 3 X1010 cm/s 。 2、傳輸速率與介電 常數不同板材在30MHZ下的信號傳輸速度介質材料Tg （ C ）介電常數 信號傳輸速度（m/?s）真

5、空/ 1.0 300.00 聚四氟乙烯/ 2.2202.26熱固性聚丙醛 210 2.5 189.74氟酸酯樹脂225 3.0 173.21聚四氟乙烯樹脂+ E玻璃布/ 2.6186.25氟酸酯樹脂+玻璃布225 3.7 155.96聚酰亞胺+玻璃布 230 4.5 141.42 石英/ 3.9151.98環氧樹脂玻璃布 130 5 4.7 138.38 鋁/ 9.0 100.00由上表可見，隨著介電常數（ s r）的增加，信號在介質材料中的傳輸速度減小。要獲得高的信號傳輸速度，需采用高的特性阻抗值；高的特性阻抗，必須選用低的介電常數（ r）材料；聚四氟乙烯（teflON ）的介電常數（er）

6、最小，傳輸速 度最快。FR-4板材，是由環氧樹 脂和E級玻璃布聯合組成，介電常數（e r ）為4.7。信號傳輸速度為138m/（1S。改變樹脂體系，可較易改變介電常數（ er）。三、 特性阻抗值控制緣由1、緣由一電子設備（電腦、通信機）操作時，驅動元件（ Driver ）所發出的信號，將通過PCB專輸線到達接收元件（Receiver ）。信號在印制板的信號線中傳輸時，其特性阻抗值 Z0必須 與頭尾元件的“電子阻抗”能 夠匹配，信號中的“能量”才會得到完整的傳輸。2、緣由二一旦出現印制板質量不良，Z0超出公差時，所傳的信號會出現反射（Reflection ）、散失（Dissipation ）、衰

7、減（Attenuation ）或延誤（Delay）等問題，嚴重時會傳錯信號，死機。3、緣由三 嚴格選擇板材和控制生產流程，多層板上的Z0才能符合 客戶所要求的規格。元件的電子阻抗越高時，其傳輸速度才會越快，因而 PCB的Z0也要隨之提高，方能達到匹配元件的要求。Z0合格的多層板，才算得上是高速或高頻訊號所要求的合格品。四、特性阻抗ZO與板材及制程關系微帶線結構的特性阻抗 Z0計算公式：Z0 =87/r+1.41 ln5.98H / （ 0.8W+T）其中： r 介電常數 H介質厚度 W導線寬度T 導線厚度 板材的 r越低，越容易提高 PC哦路的Z0值，而與高速元件的輸出阻抗值匹配。1、特性阻抗

8、Z0與板材的e r成反比Z0隨著介質厚度的增加而增大。因此，對 Z0嚴格的高頻 線路來說，對覆銅板基材的介質厚度的誤差，提出了嚴格的要求。通常，介質厚度變化不得超過 10%。2、介質厚度對特性阻抗 Z0的影響 隨著走線密度的增加， 介質厚度的增加會引起電磁干擾的增加。因此，高頻線路和高速數字線路的信號傳輸線，隨 著導體布線密度的增加，應減小介質厚度，以消除或降低電磁干擾所帶來的雜信或串擾問題、或大力降低 r ,選用低 r基材。根據微帶線結構的特性阻抗Z0計算公式：Z0 = 87/r +1.41ln5.98H /(0.8W+T)銅箔厚度(T)是影響Z0的一個重要因素，導線厚度越大，其Z0越小。但

9、其變化范圍相對較小。3、銅箔厚度對特性阻抗 Z0的影響 越薄的銅箔厚度，可得到較高的Z0值，但其厚度變化對Z0貢獻不大。 采用薄銅箔對Z0的貢獻，還不如說是由于薄銅箔對制造精細導線，來提高或控制Z0而作出貢獻更為確切。根據公式：Z0 = 87/r +1.41ln5.98H /(0.8W+T)線寬W小，Z0越大；減少導線寬度可提高特性阻抗。線寬變化比線厚變化對Z0的影響明顯得多。4、導線寬度對特性阻抗 Z0的影響Z0隨著線寬 W變窄而迅速增加，因此，要控制 Z0 ,必須嚴格控制線寬。目前，大多數高頻線路和高速數字線路的信號傳輸線寬W為0.10或0.13mmi傳統上，線寬控制偏差為 20%。對非傳

10、輸線的常規電子產品的PCB導線(導線長信號波長的1/7 )可滿足要 求，但對有Z0控制的信號傳輸線，PCB導線寬度偏差土 20%,已不能滿足要求。因為，此時的 Z0誤差已超過土 10% 舉例如下：某PCBB帶線寬度為100 dm,線厚為20 dm,介質厚度為100dm，假設成品PCB銅厚度均勻不變，問線寬變化 20% Z0能否符合土 10%內？ 解：根據公式 Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H /(0.8W+T) 代入：線寬 W0 = 100m mW1 = 80 m, W2 = 120 dm 線厚 T=20m,介 質厚度 H= 100dm，則：Z01 /Z02 =1.20 所以，Z

11、0剛好 10%不能達到土 10% 要達到特性阻抗 Z0 10%導線寬偏差必須進一步縮小，必須遠小于土 20M行。 同理，要控制 Z0W5%,導線寬公差必須控制w10% 因此，我們就不難理解，為什么聚四氟乙烯PCB和某些FR-4PCB ,要求線寬士 0.02mm,其原因就是要控制特性阻抗 Z0值。五、特性阻抗控制印制板工藝控制1、底片制作管理、檢查恒溫恒濕房（21 2。C, 55 5%）,防塵；線寬工藝補償。2、拼板設計拼板板邊不能太窄，鍍層均勻，電鍍加假陰極，分散電 流；設計拼板板邊測試 Z0的標樣（coupon）。3、蝕刻 嚴格工藝參數，減少側蝕，進行首檢；減少線邊殘銅、銅渣、銅碎；檢查線寬

12、，控制在所要求的范圍內 （士 10%或 0.02mm）。4、AOI檢查 內層板務必找出導線缺口、凸口，對2GHZ高速訊號，即使0.05mm的缺口，也必須報廢；控制內層線寬和缺陷是關鍵。5、層壓真空層壓機，降低壓力減少流膠，盡量保持較多的樹脂量，因為樹脂影響 r ,樹脂保存多些， r會低些。控制層壓厚度公差。因為板厚不均勻，就表明介質厚度變化，會影響Z0。6、選好基材嚴格按客戶要求的板材型號下料。型號下錯， r不對，板厚錯，制造 PCB程全對，同樣 報廢。因為Z0受e r影響大。7、阻焊板面的阻焊會使信號線的 Z0值降低13Q,理論上說阻焊 厚度不宜太厚，事實上影響并不很大。銅 導線表面所接觸的是空氣（ r= 1）,所以測得Z0值 較高。但在阻焊后測 Z0值會下降13a ,原因是阻焊的 r為4.0，比空氣 高出很多。8、 吸水率成品多層板要盡量避免吸水，因為水的er =75,對Z0會帶 來很大的下降和不穩的效果。六、小結多層板信號傳輸線的特性阻抗Z0,目前要求控制范圍通 常是：50Q 10%, 75a 10