特性阻抗的影响因素研究
pcb阻抗板‘特性阻抗;基础知识
4.2.2.2 T1/B1 分别相连的测试线长一般为 100mm，线宽与板内生产板内阻抗线宽度一致，且线面盖阻焊 油墨；
d 4.2.2.3 T1-T2/T2-B2/B2-B1/B1-T1 的两个相邻孔中心距一般为 2.54mm; e 4.2.2.4 其中，T1 仅与 TOP 层阻抗测试线相连，T2 仅与 TOP 面第 2 层内层相连；B1 仅与 BOT 层阻抗测 r 试线相连，B2 仅与 BOT 层第 2 层相连。 te 阻抗条的设计图例：
深圳顺易捷科技有限公司
Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd.
5.3 CPU 载板的 TDR 测试
d Hioki 公司 2001 年六月才在 JPCA 推出的“1109 Hi Tester”，为了对 1.7GHz 高速传输 FC/PGA 载板在 Z0 方
面的正确量测起见，已不再使用飞针式（Flying probe）快速移动的触测，也放弃了 SMA 探棒式的 TDR 手动
3.3 但当上述微带线中 Z0 的四种变数（w、t、h、 r）有任一项发生异常，例如图中的讯号线出现缺口
e 时，将使得原来的 Z0 突然上升（见上述公式中之 Z0 与 W 成反比的事实），而无法继续维持应有的稳 UnRegister 定均匀（Continuous）时，则其讯号的能量必然会发生部分前进，而部分却反弹反射的缺失
4． 2 示意图说明：
4．2．1 阻抗线的位置
一般加在生产板 PNL 边上或在客户允许的前提下加在 SET 边上
4．2．2 阻抗线的规格说明
4．2．2．1 T1、T2/B1、B2 为四个 PTH 孔，一般为喷锡成形孔，成品孔径为 1.00mm 左右，RING（成品 焊环）要求为 0.16-0.20mm;
特征阻抗的计算与控制
目录摘要 (2)前言 (4)第一章特征阻抗的基本概念 (5)1.1特征阻抗的定义 (5)1.2特征阻抗定义的解析 (5)1.3特征阻抗的意义 (5)第二章特征阻抗的计算与控制 (6)2.1阻抗控制的定义 (6)2.2影响PCB迹线阻抗的因素 (6)2.3PCB传输线的主要形式 (7)2.4特征阻抗的计算 (9)2.5常用的几种计算模块 (12)第三章研究总结 (15)3.1差分线阻抗的控制 (15)3.2PCB设计前的准备工作 (15)3.3关于介电常数E R的问题 (15)第四章PCB的叠层设计和制作工艺流程（扩展） (17)4.1PCB的叠层设计 (17)4.2PCB制作工艺流程 (18)4.3重要流程的详解 (19)致谢 (21)参考文献 (21)附录 (22)摘要：本文首先介绍了特征阻抗的基本概念和意义；其次阐述了影响特征阻抗的主要因素；接着介绍了如何进行特征阻抗的计算与控制；最后是对此研究的经验总结。
关键词：特征阻抗、概念、计算、总结Abstract:：This paper first introduces the basic concepts and the significance of characteristic impedance; secondly describes the effects of main factors of characteristic impedance; then introduced how to characteristic impedance calculation and control; the last is the summary of experiences in this study.Key words: characteristic impedance, concept, calculation, summary前言随着PCB 信号切换速度不断加快，当今的PCB 设计者需要理解和控制PCB 迹线的阻抗。
阻抗的有关计算公式
影响高频测试的因素一、影响特性阻抗的主要因素即电容与电感间的关系（公式见图）从阻抗公式看影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。
而且，Z正比于α和λ，反比于εr。
所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了Z。
一般来说节距越小Z越小，稳定性也越好，ZC 的波动越小。
1导体外径：绝缘外径越小阻抗越大。
2电容：电容越小发泡度越大同时阻抗也越大；3绝缘外观：绝缘押出不能偏心，同心度控制在90%以上；外观要光滑均匀无杂质，椭圆度在85%以上。
电线押完护套后基本上阻抗是不会再出现变化的，生产过程中的随机缺陷较小时造成的阻抗波动很小，除非在生产过程有过大的外部压力致使发泡线被压伤或压变形。
当较严重的周期性不均匀缺陷时，且相邻点间的距离等于电缆传输信号波长的一半时，在此频率点及其整数倍频率点上将出现显着的尖峰（即突掉现象），这时不但阻抗不过，衰减也过不了。
二、各工序影响衰减的主要因素a衰减＝a金属衰减+a介质材料衰减+a阻抗不均匀时反射引起的附加衰减1.导体：导体外径下公差，电阻增大，影响传输效果及阻抗；所以一般都采用上公差的导体做发泡线。
高频时信号传输会出现集肤效应，信号只是在导体的表面流过，所以要求导体表面要平滑，绞合绝对不能出现跳股现象，单支导体及绞合后的圆整度要好。
导体束绞、绝缘押出及芯线对绞时张力都不能过大，以防拉细导体。
2.绝缘：在绝缘时影响衰减的因素主要有绝缘材料、绝缘线径稳定性、发泡电容值及气泡匀密度、同心度（发泡层及结皮的同心度）、芯线的圆整度。
在测试频率越高时对发泡材料的要求越高，但现在所用的DGDA3485是现在高频线用得最广泛的化学发泡料。
控制绝缘主要有以下几项：A.外径要控制在工艺要求偏差±0.02mm之内；B.发泡要均匀致密，电容要控制在工艺要求偏差±1.0PF之内；C.绝缘外结皮厚度控制在0.05mm以内；D.色母配比不能过大，越少越好，在1.5%左右；E.外观：外观要光滑均匀，无杂质，椭圆度在85%以上。
特征阻抗
Impedance_control
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗测试原理 特性阻抗测试原理
特性阻抗测试原理：
阻抗测试就是在示波器发出一种近似方波的脉冲后,同时接收其 反射波,然后将此两种脉冲波对比分析,从反射能量的大小得出阻 抗值,同时在荧光屏上显示出来(TDR输出信号传送到电路板,传送 到信号的线路,接受后，通过反射波上升或下降再与仪器本身所 放出的信号作对比,换算而得电路板的阻抗值) 主要组成：脉冲（阶跃）发生器＋高带宽示波器
嵌入 差分 阻抗 涂覆 差分 阻抗 对称 嵌入 单端 偏移 单端 阻抗 涂覆 单端 阻抗 嵌入 单端 阻抗
Impedance_control
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 常 常 用 用 特 特 性 性 阻 阻 抗 抗 模 模 块 块
嵌入 共面 阻抗 偏移 共面 阻抗 异面 差分 阻抗 涂覆 表面 共面 对称 嵌入 差分 偏移 差分 阻抗
A
INCIDENT ENERGY
B
TRANSMITTED ENERGY REFLECTED ENERGY
当A组件经由板面线路向B发出讯号,若该讯号线的线宽不均,造成特 性阻抗值上起伏变化时,则讯号的部分能量会反弹回A中去。
Impedance_control
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗控制的前提条件 特性阻抗控制的前提条件
工作频率（影响 Rise time）
传输线长度（造成 Propagation delay )
故工作频率越高，传输线过长就需要考虑 控制特性阻抗
Impedance_control
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传输线的特性阻抗分析
1，传输线模型由平行双导体构成的引导电磁波结构称为传输线（Transmission Line）。
人们熟知的传输线有平行双导线、同轴线、平行平板波导及其变形——微带线。
低频电路中，传输线负载端、源端的电压、电流差别不大，但在高频电路（传输线长度与电磁波波长相比拟）中两者差别很大。
传输线模型就是用来揭示这种变化的规律的模型。
传输线上的电压、电源是纵向位置的参数。
传输线在电路中相当于一个二端口网络，一个端口连接信号源，通常称为输入端，另一个端口连接负载，称为输出端。
2，传输线的特性阻抗分析特性阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。
在高频范围内，信号传输过程中，信号到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。
信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。
影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。
传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。
传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。
传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。
分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。
一个传输线的微分线段l可以用等效电路描述如下：传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示：从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。
传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。
特性差动阻抗
( Data come-in) ( Impedance Control) ( Run-Card Issue)
阻抗控制設計 製作規範填寫 底片設計
( A/W Design)
基板,膠片管制( Material,Preperg Control) 壓合厚度管制 電鍍厚鍍管制 線寬蝕刻管制
(Laminate Thickness Control)
17
三、影响阻抗的因素：
项 目 内 容
影响阻抗因素
介质层厚度
介质常数
线 宽
铜 厚
线 距
防焊厚度
与阻抗值关系
正相关
负相关
负相关
负相关
正相关
负相关
需管控之制程
压 合
板材进料
线路,蚀刻
线路,电镀,刷 线路,蚀刻 磨
防焊
影响阻抗值范围 （单线）
4ohm/1mil
3-5ohm/0.5 4ohm/1mil 3ohm/1mil
一、什么是阻抗？
特性＆差动阻抗
阻抗知识简介：
随着电子设备的小型化、数字化、高频化和多功能化， PCB 中的线路 已不仅只是元器件的载体和互连工具，还需起到传输信号的作用。这就要 求 PCB 线路测试不仅要测量线路（或网络）的“通、断”和短路，而且还 应测量特性阻抗值是否在规定的规格范围内。
傳輸線構成之三要素
阻抗設計COUPON (4 層板)
SIGNAL GROUND L2 L3 L2 L3 L1 L4
COMP. SIDE
L2 (GROUND)
L3 (POWER)
L1 L4 SIGNAL GROUND L2 L3
L1 L4
SOLD. SIDE
高频特性影响因素
回破损耗
Return loss
越趋近于0，反射损耗越严重
驻波比
voltage standing wave ratio
数值越小越好，无反射VSWR=1.0
影响因素 导体OD不均匀，弯折，不圆整 绝缘偏芯，OD不稳定，不圆整 发泡度不均匀 驻波比改善：导体OD,绝缘OD稳定，外观圆整，同芯度稳定良好，
串音
Cross talk
越趋近于0，串音越严重（负数）
改善因素：对绞张力稳定，节距均匀，发泡均匀
延时
影响因素：
Time delay
发泡度变大，介电常数变小，延迟变小 对绞节距变大，延迟变小 成缆节距变大，延迟变小
传播速率
V=1/介电系数
velocity of propagation
延迟差
种类： Intra-piar skew Inter-Pair skew
衰减ห้องสมุดไป่ตู้
影响因素： 1.同轴线
Attenuation
越趋近于0，损耗越小,负数损耗越大
阻抗变大，衰减变小 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 导体OD变大，衰减变小 发泡度变大，介电常数变小，衰减变小 编织密度、编织+AL结构、AL厚度增加，衰减减小 2.对绞线 导体OD变大，衰减变小 导体节距变大，衰减变小 绞合外观影响衰减稳定性 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 绝缘发泡度变大，衰减变小 对绞节距变大，衰减变小，其屏蔽厚度变大，衰减变小，松紧影响衰减稳定 成缆节距变大，衰减变小 总屏蔽厚度与密度变大，衰减变小 对内延时差（Time delay skew）变大，衰减变大 衰减变大改善：加大导体OD,绝缘OD，绝缘发泡度，介质损耗角正切低的材料 芯线圆整，发泡均匀，水中电容调小
电线电缆高频性能定义 及生产工艺对其的影响
电线电缆高频性能1.特性阻抗2.衰减3.回波损耗4.VSWR5.串音6.延时7.延时差8.转移阻抗9.屏蔽效应同轴线影响阻抗的因素﹕介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径。
1) 介电常数是材料本身固有的﹐不同的材料具有不同的介电常数。
可通过发泡度的大小来改变介电常数的大小﹐即发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀。
2) 绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀。
3) 导体线径: 导体线径增大—阻抗减小﹔导体线径不均匀—阻抗不均匀。
设计改善:阻抗偏小,加大线径或加大发泡度工艺改善:水中电容调小,对绞时注意防止芯线变形,同轴编织时注意张力调节等.•对绞线•影响阻抗的因素﹕•介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径﹔对绞节距﹔绕包松紧(对屏蔽)﹔成缆节距﹔成缆包带松紧﹔编织的松紧﹔外被的松紧。
•1) 发泡度:发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀。
•2) 绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀。
•3) 导体线径: 导体线径减小—阻抗增大。
•4)对绞节距﹕•a)非屏蔽线对﹕对绞节距减小—阻抗减小﹔•b)屏蔽线对﹕对绞节距增大—阻抗减小﹔•5) 绕包﹕绕包张力大—铝箔紧—阻抗小。
•6) 成缆节距(非对屏蔽)﹕成缆节距减小—阻抗减小。
•7) 成缆包带(非对屏蔽) ﹕成缆包带紧—阻抗减小。
•8) 编织的松紧(非对屏蔽) ﹕编织紧—阻抗减小。
•9) 外被的松紧(非对屏蔽) ﹕外被紧—阻抗小。
2. 衰减(Attenuation)衰减表示线路的材料等原因而引起的信号损失线缆的衰减主要由两部份组成﹐一为介质内偶极子受交变电场作用做取向运动引起的介质损耗﹐一为导体上热磁涡流及导体发热引起的能量损失。
单位为“dB/m”α= 10 log ( Pout / Pin ) = 20 log ( Vout / Vin )是指输出端功率（P out）比入射功率（P in），讯号损耗剩下多少。