三、特性阻抗值控制緣由

　　1、緣由一

　　電子設(shè)備（電腦、通信機(jī)）操作時，驅(qū)動元件（Driver） 所發(fā)出的信號，將通過PCB傳輸線到達(dá)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(xiàn)印制板質(zhì)量不良，Z0 超出公差時，所傳的信號 會出現(xiàn)反射（Reflection）、散失（Dissipation）、衰減 （Attenuation）或延誤（Delay）等問題，嚴(yán)重時會傳錯信 號，死機(jī)。

　　3、緣由三

　　嚴(yán)格選擇板材和控制生產(chǎn)流程，多層板上的Z0 才能符合 客戶所要求的規(guī)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(dá)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(guān)系

　　微帶線結(jié)構(gòu)的特性阻抗Z0計算公式：Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）

　　其中：εr －介電常數(shù) H－介質(zhì)厚度 W－導(dǎo)線寬度 T－導(dǎo)線厚度

　　板材的 εr 越低，越容易提高PCB線路的Z0 值，而與高速 元件的輸出阻抗值匹配。

　　1、 特性阻抗Z0與板材的εr成反比

　　Z0 隨著介質(zhì)厚度的增加而增大。因此，對Z0 嚴(yán)格的高頻 線路來說，對覆銅板基材的介質(zhì)厚度的誤差，提出了嚴(yán)格的 要求。通常，介質(zhì)厚度變化不得超過10％。

　　2、 介質(zhì)厚度對特性阻抗Z0的影響

　　隨著走線密度的增加，介質(zhì)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(shù)字線路的信號傳輸線，隨 著導(dǎo)體布線密度的增加，應(yīng)減小介質(zhì)厚度，以消除或降低電 磁干擾所帶來的雜信或串?dāng)_問題、或大力降低εr ，選用低εr 基材。

　　根據(jù)微帶線結(jié)構(gòu)的特性阻抗Z0 計算公式：Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）

　　銅箔厚度（T）是影響Z0的一個重要因素，導(dǎo)線厚度越 大，其Z0越小。但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(xiàn)不大。

　　采用薄銅箔對Z0 的貢獻(xiàn)，還不如說是由于薄銅箔對制造 精細(xì)導(dǎo)線，來提高或控制Z0 而作出貢獻(xiàn)更為確切。

　　根據(jù)公式：

　　Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）

　　線寬W越小，Z0越大；減少導(dǎo)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(dǎo)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(yán) 格控制線寬。目前，大多數(shù)高頻線路和高速數(shù)字線路的信號傳輸線寬 W為0.10或0.13mm。傳統(tǒng)上，線寬控制偏差為±20％。對非傳輸線的常規(guī)電 子產(chǎn)品的PCB導(dǎo)線（導(dǎo)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(dǎo)線寬度偏差±20％， 已不能滿足要求。因為，此時的Z0 誤差已超過±10%。

　　舉例如下：

　　某PCB微帶線寬度為100μm，線厚為20μm，介質(zhì)厚度為100μm，假設(shè)成品 PCB銅厚度均勻不變，問線寬變化±20%，Z0 能否符合±10%以內(nèi)？

　　解：根據(jù)公式

　　Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）

　　代入：線寬W0 ＝ 100μm， W1 ＝ 80μm， W2 ＝ 120μm，線厚T＝20μm，介 質(zhì)厚度H＝100μm，則：Z01 /Z02 =1.20

　　所以，Z0 剛好±10%，不能達(dá)到《±10%。

　　要達(dá)到特性阻抗Z0 《±10%，導(dǎo)線寬偏差必須進(jìn)一步縮小， 必須遠(yuǎn)小于±20%才行。

　　同理，要控制Z0 ≤5％，導(dǎo)線寬公差必須控制≤±10%。

　　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±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(bǔ)償。

　　2、 拼板設(shè)計

　　拼板板邊不能太窄，鍍層均勻，電鍍加假陰極，分散電 流；

　　設(shè)計拼板板邊測試Z0 的標(biāo)樣（coupon）。

　　3、 蝕刻

　　嚴(yán)格工藝參數(shù)，減少側(cè)蝕，進(jìn)行首檢；

　　減少線邊殘銅、銅渣、銅碎；

　　檢查線寬，控制在所要求的范圍內(nèi)（ ± 10% 或± 0.02mm）。

　　4、 AOI檢查

　　內(nèi)層板務(wù)必找出導(dǎo)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(nèi)層線寬和缺陷是關(guān)鍵。

　　5、 層壓