PCB單面線路板的設(shè)計(jì)需要接觸很多專業(yè)性的數(shù)據(jù)和一些物理方面的知識(shí),可以說是一門綜合性的技術(shù)項(xiàng)目。想要制作出優(yōu)質(zhì)的線路板,不僅需要扎實(shí)的基礎(chǔ)功底,同時(shí)對(duì)阻抗性也要保持敏感度,關(guān)于PCB板涉及的阻抗主要有以下幾方面:
印刷PCB電路板直流電通過導(dǎo)線時(shí),會(huì)受到一個(gè)阻力,這個(gè)阻力稱為電阻,符合為R,數(shù)值單位為“歐姆”(Ω)。
電阻與電流和電壓的關(guān)系是:R=V/I
另外,電阻還與導(dǎo)體材料的電阻率(β),導(dǎo)線的長(zhǎng)度 (L),導(dǎo)體的截面積(S)有關(guān)。R= β L/S
1、電阻
交流電流流過一個(gè)導(dǎo)體時(shí),所受到的阻力稱為阻抗 (Impedance),符合為Z,單位還是Ω。
此時(shí)的阻力同直流電流所遇到的阻力有差別,除了電阻 的阻力以外,還有感抗(XL)和容抗(XC)的阻力問題。
為區(qū)別直流電的電阻,將交流電所遇到之阻力稱為阻抗 (Z)。
Z=√ R2 +(XL -XC)2
2、阻抗(Z)
近年來,IC集成度的提高和應(yīng)用,其信號(hào)傳輸頻率和速 度越來越高,因而在印制板導(dǎo)線中,信號(hào)傳輸(發(fā)射)高到 某一定值后,便會(huì)受到印制板導(dǎo)線本身的影響,從而導(dǎo)致傳 輸信號(hào)的嚴(yán)重失真或完全喪失。這表明,PCB導(dǎo)線所“流通”的“東西”并不是電流,而是 方波訊號(hào)或脈沖在能量上的傳輸。
3、特性阻抗控制(Z0 )
上述此種“訊號(hào)”傳輸時(shí)所受到的阻力,另稱為“特性阻 抗”,代表符號(hào)為Z0。
所以,PCB導(dǎo)線上單解決“通”、“斷”和“短路”的問題還 不夠,還要控制導(dǎo)線的特性阻抗問題。就是說,高速傳輸、高頻訊號(hào)傳輸?shù)膫鬏斁€,在質(zhì)量上 要比傳輸導(dǎo)線嚴(yán)格得多。不再是“開路/短路”測(cè)試過關(guān),或者 缺口、毛刺未超過線寬的20%,就能接收。必須要求測(cè)定特性阻抗值,這個(gè)阻抗也要控制在公差以 內(nèi),否則,只有報(bào)廢,不得返工。
多層板信號(hào)傳輸線的特性阻抗Z0 ,目前要求控制范圍通 常是:50Ω±10%,75Ω ±10%,或28Ω±10% 。
控制住的變化范圍,必須考慮四大因素:
(1)信號(hào)線寬W;
(2)信號(hào)線厚T;
(3)介質(zhì)層厚度H;
(4)介電常數(shù)εr 。
影響最大的是介質(zhì)厚度,其次是介電常數(shù),導(dǎo)線寬度, 最小是導(dǎo)線厚度。在選定基材后,εr變化很小,H變化也小,T較易控制,而線寬W控制在±10%是困難的,且線寬問題又有導(dǎo)線上針孔、 缺口、凹陷等問題。從某種意義上說,控制Z0,最有效最重要的方法是控制調(diào)整線寬。
掌握這些物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)對(duì)于PCB設(shè)計(jì)會(huì)有很大的幫助,有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員會(huì)考慮周全各方面因素,以免最后出現(xiàn)質(zhì)量問題,這并非僅僅依靠經(jīng)驗(yàn),更多是對(duì)物理性質(zhì)的充分理解。