阻抗匹配和降低傳輸線損耗是高速印制電路板（PCB）重要指標(biāo)，而阻焊層作為PCB的重要組成部分，其對外層傳輸線的阻抗和損耗均有較大的影響。對于高速PCB設(shè)計和制造而言，了解阻焊層對阻抗、損耗的影響程度以及如何減少阻焊層對PCB電性能的影響有著重要的意義。本文對比分析了無阻焊層和覆蓋阻焊油墨前后PCB電性能變化，并重點(diǎn)分析了常規(guī)阻焊油墨對外層傳輸線阻抗和損耗的影響，可為高速PCB設(shè)計和阻抗匹配設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。我司阻焊油墨介電常數(shù)一般在4.0，損耗因子0.02-0.04。

1、 前言

隨著科技發(fā)展，電子產(chǎn)品不斷朝著高密度化、多功能化及信號傳輸高頻化、高速化方向發(fā)展，目前骨干網(wǎng)信號傳輸頻率已經(jīng)高達(dá)100Gbit/s，相應(yīng)地單通道傳輸速率也高達(dá)10Gbit/s甚至25Gbit/s，且信號傳輸高速化扔保持著迅猛的發(fā)展趨勢。信號傳輸?shù)母咚倩l(fā)展使得信號傳輸過程中更容易出現(xiàn)反射、串?dāng)_等信號完整性問題，且傳輸速率越快，信號損耗也就越大，如何降低信號在傳輸過程中的損耗、保證信號完整性是高速PCB發(fā)展中面臨的巨大挑戰(zhàn)。

2、阻抗主要類型及影響因素

阻抗（Zo）定義：對流經(jīng)其中已知頻率之交流電流所產(chǎn)生的總阻力稱為阻抗（Zo）。對印刷電路板而言，是指在高頻訊號之下，某一線路層（signal layer）對其最接近的相關(guān)層（reference plane）總合之阻抗。

2.1 阻抗類型：

（1）特性阻抗在計算機(jī)﹑無線通信等電子信息產(chǎn)品中， PCB的線路中的傳輸?shù)哪芰浚?是一種由電壓與時間所構(gòu)成的方形波信號（square wave signal， 稱為脈沖pulse），它所遭遇的阻力則稱為特性阻抗。

（2）差動阻抗驅(qū)動端輸入極性相反的兩個同樣信號波形，分別由兩根差動線傳送，在接收端這兩個差動信號相減。差動阻抗就是兩線之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗兩線中一線對地的阻抗Zoo，兩線阻抗值是一致。

（4）偶模阻抗驅(qū)動端輸入極性相同的兩個同樣信號波形， 將兩線連在一起時的阻抗Zcom。

（5）共模阻抗兩線中一線對地的阻抗Zoe，兩線阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

其中特性和差動為常見阻抗，共模與奇模等很少見。

2.2 影響阻抗的因素：

W—–線寬/線間線寬增加阻抗變小，距離增大阻抗增大；

H—-絕緣厚度厚度增加阻抗增大；

T——銅厚銅厚增加阻抗變小；

H1—綠油厚厚度增加阻抗變小；

Er—–介電常數(shù)參考層DK值增大， 阻抗減小；

Undercut—-W1-Wundercut增加， 阻抗變大。

3、阻抗計算自動化

如今，我們業(yè)界最常用的阻抗計算工具是Polar公司提供的Si8000 Field Solver，Si8000是全新的邊界元素法場效解計算器軟件，建立在我們熟悉的早期Polar阻抗設(shè)計系統(tǒng)易于使用的用戶界面之上。此軟件包含各種阻抗模塊，人員通過選擇特定模塊，輸入線寬，線距，介層厚度，銅厚，Er值等相關(guān)數(shù)據(jù)，可以算出阻抗結(jié)果。一個PCB阻抗管控數(shù)目少則4，5組，多則幾十組，每一組的管控線寬，介層厚度，銅厚等都不同，如果一個個去查數(shù)據(jù)，然后手動輸入相關(guān)參數(shù)計算，非常費(fèi)時且容易出錯。

下面，將介紹Si8000軟件自動地進(jìn)行阻抗設(shè)計的參數(shù)

阻抗匹配圖

阻抗匹配圖

阻抗匹配圖

阻抗匹配圖

阻抗匹配圖

4.結(jié)論：

對于外層單端線和外層查分線，設(shè)計阻抗值越大，印刷阻焊油墨后阻抗降低越多。

1.1設(shè)計值為60Ω的單端微帶線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降4.3Ω

1.2設(shè)計值為50Ω的單端微帶線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降2.8Ω

1.3設(shè)計值為40Ω的單端微帶線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降2.0Ω

2.1設(shè)計值為110Ω的差分線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降10.1Ω

2.2設(shè)計值為100Ω的差分線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降8.5Ω

2.3設(shè)計值為80Ω的差分線覆蓋阻焊油墨后阻抗下降5.0Ω

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