3.2 介质层厚度对阻抗的影响
从之前介绍的公式中可看出，特性阻抗是与介质厚度的自然对数成正比的，因而可知介质厚度 越厚，其阻抗越大，所以介质厚度是影响特性阻值的另一个主要因素。
从上图中可以看出微带线结构的设计比起带状线设计时在相同介质厚度和材料下 具有较高的特性阻抗值一般要大20－40欧，因此对高频和高速数字信号传输大多采 用微带线结构的设计。同时，特性阻抗值将随着介质厚度的增加而增大，所以对于特 性阻抗值严格控制的高频线路来说，对覆铜板的介质厚度的误差应提出严格要求，一 般来说，其介质厚度变化最多不超过10％。对于多层板来说介质厚度还是个加工因素 ，特别是与多层层压加工密切相关因此也应严密加以控制。
阻抗(欧) 铜厚(微米) 阻抗(欧)
46 47 48 导线厚度与特性阻抗的关系 51.25 51.07 50.9
51.42
⑴从Z的公式中可看出，Z0的 值是随着导线厚度T的减少而 增加着。 ⑵ 在相同的厚度下，微带线 有较大的Z值。 ⑶ 由上表及左图可知导线厚 度增加引起阻抗变化呈负趋 势，但对整体影响极小。
介电常数 3.4 3.5 <4.0 <4.0 未知 <5.5 4.7 4.8 4.3 4.2 3.1 4.3
杜邦 FR0110…… THKD100520JY…… 台虹 FHT0525…… BH-25 生益 生益 生益 ISOLA S1141 S0155 1080 /2116 S0165 1080 /2116 FR406NF 1080…… PSR4000 太阳 PSR9000-A02 PSR9000-FLEX501
信 号
L
λ
因此，随着电子产品小型化、数字化、高频化和多功能化等的快速发展与进 步，作为电子产品中电气的互连件—PCB中的导线的作用，已不仅只是电流流通与 否的问题，而且是作为“传输线”的作用。也就是说，对于高频信号或高速数字信 号的传输用的PCB之电气测试，不仅要测试线路的“通”、“断”、“短路”等是 否合乎要求，而且还要其“特性阻抗值”是否合乎要求，只有这两方面都“合格” 了，PCB才符合允收性。
17
57.45 27 54.96 37 52.88
18
57.17 28 54.74 38 52.69
19
56.91 29 54.52 39 52.5 49 50.73
20
56.64 30 54.3 40 52.33 50 50.57
21
56.39 31 54.09 41 52.14
22
56.14 32 53.88 42 51.96
因为选定材料和完成PCB设计之后，这意味着：
1mil的导线宽度引起的阻抗变化为5～8ohm。 导线宽度增加引起阻抗变化是走负趋势。
①介电常数εr值、介质厚度H值、导线厚度等基本不变；②导线宽度偏差最大，也最难 控制，因为制造过程长、影响多。③导线较长又是用来传输信号的，导线宽度偏差是影 响特性阻抗值Z的最大因素。所以，对生产过程而言，控制好蚀刻工序的线宽线距是阻抗 控制的关键。
微带线阻抗计算公式
带线阻抗计算公式
由公式可知无论是哪一种模型，影响其大小的主要因素包括：绝缘材料 的相对介质常数Er，线宽W,介质层厚度(H,D)，导线的厚度T。 在实际的制程中，每一项参数都有其制程的变异，这些变异将影响最终线路的 阻抗值。
3.1 介质常数
介质常数是材料的特性，相同频率下不同树脂含量板料的介质常数是不同的，环氧树脂 的介质常数一般是3.5，玻璃纤维布为6.5，树脂含量越高介质常数越小.相同的树脂含量 的材料不同的测试频率情况下介质常数是不同的，一般FR4基材1MHZ为4.7，1GHZ情况 下是4.3，是呈降低趋势, 一般FR4按照4.3计算。
由表格可知，线宽W 越大，板的阻抗值越低，WF绿油后，由于增加了介质层的后 度，阻抗也会减少，分析得知绿油后阻抗减少值为10±3，均与前面的公式推论符 合。又由于碱性蚀刻后线宽在0.21MM—0.25MM再经绿油后89±4欧姆，能达到该 板的阻抗要求90±9欧姆。所以分析确定碱性蚀刻后线宽的控制范围为 0.23±0.02MM.
3.4 导线厚度对阻抗的影响
铜厚(微米) 阻抗(欧) 铜厚(微米) 阻抗(欧) 铜厚(微米)
13
58.61 23 55.89 33 53.67 43 51.78
14
58.3 24 55.65 34 53.47 44 51.6
15
58.01 25 55.42 35 53.27 45
16
57.73 26 55.19 36 53.08
阻抗知识讲解
2011.12.10
目 录
• • • • • 1 阻抗相关概念 2 特性阻抗控制的意义及原理 3 特性阻抗的影响因素 4 实测数据分析各参数对阻抗的影响 5 阻抗控制建议
1 相关概念---阻抗
• 1.1 当直流电流流过一个导体时候会收到一个阻力，我们称为电阻。 • R=U/I
• 当交流电流通过导体时，同样会收到一个阻力，此阻力除了电阻的阻力外 ，还有感抗和容抗的阻力, 此阻力的矢量合我们称为阻抗。 • Z= R+j ( XL–XC) • 电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计 量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率 愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗 和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗 是电阻与电抗在向量上的和。 在电子通讯产品中 线路板中传输的能量，是种高低电平构成的脉冲信号， 其所受的阻力称为特性阻抗。
4.2 FA A4E1664批量生产板阻抗测试结果(12月9日)
FA
蚀刻速 度 菲林设 计线宽
A4E1664批量生产板阻抗测试结果(12月9日)
实测线 宽
碱性蚀刻后阻抗测试数据 WF绿油后阻抗测试 阻抗平均 阻抗测试 阻抗测试 阻抗测试 阻抗测试 阻抗测试 值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 99.45 100.81 96.46 90.07 91.03 89.05 98.69 100.39 95.72 88.02 88.96 87.45 99.72 101.07 96.92 87.47 89.89 86.23 102.81 103.74 101.25 88.33 89.3 87.32 97.52 100.57 91.25 85.72 87.02 83.37 100.99 102.98 98.76 92.66 93.86 91.82 97 98.03 95.96 90.01 91.51 88.5 99.92 101.36 97.67 88.34 89.21 87.52 98.23 100.34 95.33 87.88 89.4 85.96 3600mm/m 0.2150.27mm 95.78 96.93 93.88 94.8 96.33 92.94 in 0.225mm 101.09 102.07 99.57 90.34 91.91 88.23 99.31 100.29 97.99 89.97 91.38 88.62 99.96 101.73 98.2 90.28 92.37 87.41 100.02 101.29 98.45 91.15 92.48 88.48 96.8 99.06 93.61 90.65 91.42 89.5 95.53 106.45 100.66 89.17 90.08 88.59 96.66 97.42 95.37 85.77 88.78 82.64 97.87 99.35 96.46 88.87 89.95 88.11 100.34 101.24 98.94 89 89.78 88.39 从碱性蚀刻后和WF绿油后阻抗测试数据分析可知，WF后测试条阻抗减少10±3.
经分析确定碱性蚀刻后线宽控制在0.215-0.225MM之间的阻抗测试结果都符合品质 要求。而且绿油后阻抗值比碱性蚀刻后所测的阻抗值减少7—13 欧姆。
5. 阻抗控制建议
• 根据以上理论模型及实际测试数据分析,结合康庄实际工艺流程及控制情况,我们建议对 后续阻抗产品进行如下控制： 1 设计阶段： 参考各种参数对特性阻抗的影响程度（影响最大的是介质厚度H，其次是介质常数 Er和导线宽度W，影响最小的是导线厚度T。）结合客户要求选择最合适的基材（建议 用高频且Er值一定的材料），当基材选好，再考虑合适的线宽度（通常一个比较简单可 参考的控制范围在±20%的表面微带线是线宽是板厚的两倍）；以及WF绿油后介质层 厚度的增加对特性阻抗的影响。 打样前，根据材料特性及工艺流程设计，使用模拟软板测试大致区间线宽，并以 此为基准进行衍生区间带设计，制作相应的阻抗条； 电镀流程尽量使用电孔以减少整板电不均匀造成的数据偏移，对于精度要求高的 产品，建议使用TL以保证均匀性和最佳线宽控制。 打样制作： 无论是制作阻抗测试条还是制作样板，均要求严格按照工艺控制要求，作好全程 工艺参数及设备操作记录，以备后续参考；像A4E1664在其它条件不变的情况下，碱性 蚀刻后测试条的线宽控制的合适范围为0.23±0.02mm。 若使用整板电工艺，需要最大程度上平衡电流，以确保均匀性； 蚀刻时认真做好首件，确保线宽在设计要求的范围内并测试该线宽下板的特性阻 抗值和参考WF绿油后阻抗的减少值之后确定该线宽条件下能符合阻抗品质要求且其它 无任何异常情况下进行批量生产； 测试与反馈 按照测试标准要求，对仪器进行校正并进行测试。对于测试结果偏差明显的要进 行分析，并将测试结果反馈给ME人员进行优化或重新设计。
图中横坐标取了对数刻度也即频率变化范围为0.1-10000(MHZ)
有图可知同一种板料，随着测试频率的增加介电常数呈走负趋势，因而板的特性阻 抗由前面的公式可知呈走正趋势。
附：康庄电路软板、软硬结合板常用材料介质常数参考表
供应商
材料 AP8525R……
类型 基材 覆盖膜 基材 覆盖膜 粘结片 FR4 PP PP PP 油墨 油墨 油墨
1.2特性阻抗及阻抗匹配概念的详细解释