PCB阻抗测试模块设计研究

蓝春华 张鸿伟 张柏勇

摘要：信号高频、高速化发展对PCB阻抗精度要求越来越高。常用PCB阻抗测试模块设计方法缺乏阻抗测试模块的精细化设计，因此测试模块中的测量值不能高精度体现出PCB实际的阻抗值。文章从阻抗线长度、阻抗线尾部状态、阻抗测试孔隔离环宽、阻抗线与周边铺铜间距共四个因素设计不同的阻抗测试模块，研究与实验PCB阻抗测试模块的最佳设计。

关键词：阻抗测试模块；阻抗线；阻抗值

Abstract：Signals high frequency， high speed development of PCB impedance accuracy requirements are getting higher and higher.The commonly used PCB impedance test module design method lacks the fine design of the impedance testing module， so the measured values in the test module can not reflect the actual impedance value of PCB.In this article shows four different factors design of impedance test module ：the impedance line length， line tail status， test hole isolation ring width， line and the surrounding copper spacing， study and do Experiments to choice the best disgn for PCB impedance test module.

Key words：Impedance test module； impedance line； impedance value

信號高频、高速化发展对信号的完整性要求越来越严格，对PCB阻抗精度提出更高的要求。承载PCB主要信号传递的是阻抗线部分。基于PCB有效单元内的阻抗线难以单独测量，在PCB工作拼版有效单元中设计相同条件的阻抗测试模块，在PCB蚀刻后和阻焊后对阻抗测试模块测量。传统PCB阻抗测试模块设计在PCB工作拼版的中间位置，为改善阻抗线和阻抗线周边位置的镀铜均匀性，通常在阻抗线边缘设计铺铜，对测试模块中的阻抗线长短、测试孔隔离环宽、铺铜与阻抗线的间距等工程设计方面，缺乏精细阻抗测试模块设计，因此测试模块中的测量值不能高精度体现出PCB实际的阻抗值。本文从阻抗线长度、阻抗线尾部状态、阻抗测试孔隔离环宽、阻抗线与周边铺铜间距共四个因素设计不同的阻抗测试模块，研究与实验PCB阻抗测试模块最佳设计，为阻抗PCB工程设计优化提供依据。

1 实验

1.1 实验工程设计

从阻抗线长度、阻抗线尾部状态、阻抗测试孔隔离环宽 、阻抗线与周边铺铜间距共四个方面的影响因素，设计不同规格的阻抗测试模块，具体如表1所述。

1.2 实验板设计

（1）将以上四种阻抗测试模块均设计在PCB工程拼版上，同时板边设计距离有效测试模块50mm以上，使各测试模块的介质厚度、铜厚、线宽、油墨厚度以及DK值都处于相同条件。

（2）四种测试模块在板边、板中均有设置，防止因板内分布不同导致阻抗值偏差。

（3）为防止介质厚度不均导致阻抗值偏差，实验板不采用壓合流程，直接使用双面板工艺流程。设计1.10mm厚度（含铜）的双面阻抗测试板实验，阻抗测试模块以50欧姆的单线阻抗为研究对象。

1.3 实验材料

选用常规FR4基板，基板厚度1.10mm，底铜厚度为Hoz，介电常数值4.56。

1.4 流程设计

开料→钻孔→化学镀铜/板电→图形线路→图电→蚀刻→阻焊→阻抗测试。

2 实验结果

每种阻抗测试模块的50个测量数据的平均值，与设计要求中值对比，最接近中值得测试数据为最佳设置条件。实验板完成阻焊制作后阻抗测试结果如表3所述。

3 结论

通过以上研究与实验，可以得出以下结论：

（1）从阻抗测试模块的阻抗线长度的实验数据来看，阻抗线长度在100mm以上接近阻抗中值，其中125mm最接近中值。

（2）从阻抗测试模块的阻抗线状态中尾部封闭的阻抗值较接近中值，无明显影响阻抗差异不大。

（3）从阻抗测试模块的四种隔离环大小，0.20mm的隔离环阻抗值最接近中值。

（4）从阻抗测试模块的铺铜与阻抗线的间距0.70mm的阻抗，最接近中值。

综上所述，PCB工作拼版中的阻抗测试模块最佳设计：阻抗线长度125mm、测试孔隔离环0.20mm，阻抗与铜皮的间距0.70mm。

作者简介：蓝春华，研发部工程师，主要负责新产品、新技术、新工艺开发以及重点客户产品导入等工作。