论阻焊油墨对PCB之特性阻抗的影响

耿 波

（天津普林电路股份有限公司，广东 深圳 518132）

论阻焊油墨对PCB之特性阻抗的影响

耿 波

（天津普林电路股份有限公司，广东 深圳 518132）

PCB中特性阻抗的控制与设计，决定着最终产品传输信号的好坏。而在加工PCB环节中，对阻抗的影响因素有诸如线宽/间距、铜厚、阻焊厚度等因素，本文将针对阻焊油墨对PCB特性阻抗的影响做简要的论述。

特性阻抗；时域反射测定法；影响因素；阻焊厚度

现代信息技术与高频技术的迅速发展，使得PCB中越来越多的产品中加入了特性阻抗的要求。PCB中特性阻抗的控制与设计，决定着最终产品传输信号的好坏。而在加工PCB环节中，通过TDR的测试原理，对阻抗的影响因素有诸如线宽/间距、铜厚、阻焊厚度等因素，本文将针对阻焊油墨对PCB特性阻抗的影响做简要的论述，以达到与供业界人员进行交流之目的。

1 特性阻抗的简介

1.1 特性阻抗的定义

电子器件传输信号中，其高频信号或电磁波传播时所遇到的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。

1.2 特性阻抗的种类

阻抗分为单端阻抗、差分阻抗两种：

单端阻抗：单根信号线测得的阻抗

差分阻抗：当差分驱动时，在两条等宽等间距的传输线中测得的阻抗

差分传输线具有两种独特的传播方式，每种方式都有自己的特性阻抗，分为奇模阻抗和偶模阻抗。

奇模阻抗—通过检测一条线路，而另一条线路通过互补信号驱动而测量的阻抗

偶模阻抗—通过检测一条线路，而另一条线路先通过同等信号驱动而测量的阻抗

1.3 特性阻抗的由来

IPC-2141的3.4.4提出：当信号在PCB导线中传输时，若导线的长度接近信号波长的1/7，此时的导线便成为信号传输线了，此信号传输线便需要进行特性阻抗控制 。

根据电磁波理论：C=f·C：光速3×1010 cm/s（f：频率， 波长）

例：一个元件的信号传输频率为1 GHz，PCB上的导线长度为50 cm

该信号的波长为=C/f=3×1010/1×109=30 cm

导线的长度与波长的比值为：50 cm/30 cm=1.67 ＞1/7

此时导线便不是普通的导线，必须作为信号传输线来处理，必须进行特性阻抗控制。

1.4 特性阻抗的测试原理

阻抗的测试使用TDR的测试方法。TDR时域反射理论—当能量沿着媒介传播时，遇到阻抗变化，就会有一 部分能量反射回来。反射回的能量、注入到媒介的能量与阻抗的变化有理论上的数学关系。示波器波形将以适当的时间顺序显示入射和反射信号的总和。

1.5 特性阻抗的影响因素1.5.1 特性阻抗的计算公式

1.5.2 特性阻抗的影响因素

根据以上的计算公式，参照图1，影响阻抗的因素主要有：

ε——绝缘介质的介电常数

h——绝缘介质的厚度

W——信号线的宽度

t——信号线的厚度

图1

以上均是针对的单端阻抗，如果考虑差分阻抗的影响，还要加上差分信号线的间距。

2 阻焊油墨对特性阻抗之影响

PCB板大多数是需要印刷阻焊油墨的，对于表面微带线形式的信号线，阻焊油墨对特性阻抗的影响虽小，但也不容忽视。

对于阻焊油墨方面影响阻抗的因素主要是阻焊油墨的介电常数及覆盖阻抗线的阻焊油墨厚度。对于高频信号的产品，介电常数越低越好。对于PCB厂来说，一般来说所使用的阻焊油墨型号都是固定的，其介电常数的变量是很小的，只有在变更阻焊油墨颜色时，介电常数才会有细小的变化。

相对于介电常数，阻焊油墨厚度的影响较大。笔者曾经针对单端、差分的阻抗线进行过一系列的实验，从而得出了印刷阻焊油墨前后阻抗值的变化。现将此与大家分享（以下数据均使用PolarSi8000阻抗软件运算所得）。

产品A：差分阻抗100 Ω±10 Ω

设计线宽：0.24 mm，设计间距：0.17 mm，基铜：18 mm ，介质层厚度：2116*2，网绢：36T-1遍。

测试数据见表1。结论：产品A中阻焊影响差分阻抗值约8.44 Ω。

表1

产品B：差分阻抗100 Ω±10 Ω

设计线宽：0.22 mm，设计间距：0.13 mm，基铜：18 mm ，介质层厚度：2116*2，网目：36T-1遍。测试数据见表2。结论：产品B中阻焊影响差分阻抗值约10.99 Ω。

表2

产品C：单端阻抗50 Ω±5 Ω

设计线宽：0.57 mm，基铜：18 mm ，介质层厚度：7628+2116， 网目：36T-1遍。测试数据见表3。结论：产品C中阻焊影响单端阻抗值约1.55 Ω。

产品D：单端阻抗50 Ω±5 Ω

差分阻抗100 Ω±10 Ω

表3

表4

单端：设计线宽：0.195 mm，基铜：18 mm ，介质层厚度：2116*1，网目：36T-1遍。测试数据见表4。结论：产品D中阻焊影响单端阻抗值约2.68 Ω。

3 结语

我们将以上的四种产品进行统计分析，可以简要的得出，阻焊油墨对于阻抗值是有一定的降低作用的。表面微带涂覆单端阻抗，受阻焊油墨的影响大约在2 Ω ～ 3 Ω。表面微带涂覆差分阻抗，受阻焊油墨的影响较大，大约在9 Ω ～ 10 Ω。

以上的数据因采自金相切片，所得出的值也是阻抗线中的一个点的数据，与实际仪器测得的结果会有所差别。笔者作此实验，是为了与广大PCB技术人员进行交流。对于阻焊油墨对阻抗值的影响是客观存在，在PCB的设计、生产过程中是不可忽视的。

[1]孙灯亮. 基于TDR规范的阻抗,差分阻抗测试方法及应用, 泰克电子.

[2]百度文库. PCB板的特性阻抗与特性阻抗控制.

耿波，产品设计主管。主要从事印制电路板工艺优化/创新、产品设计工作等。

Influence of solder ink on the impedance of PCB

GEN Bo

The control and design of the characteristic impedance of the PCB determines the transmission signal quality final product. In the processing of PCB, the impact factors to impedance are line width /spacing, copper thickness, solder mask thickness and others. This article will focus on the characteristic impedance of the PCB solder ink and makes a brief discussion of the influence.

Impedance; TDR; Influence Factor; Solder Mask Thickness

TN41

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1009-0096（2015）01-0031-03