隨著高頻高速電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，信號(hào)傳輸過(guò)程更容易出現(xiàn)反射、串?dāng)_等信號(hào)完整性問(wèn)題，且頻率越高、傳輸速率越快，信號(hào)損耗越嚴(yán)重，如何降低信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗、保證信號(hào)完整性是高頻高速PCB發(fā)展中的巨大挑戰(zhàn)。

在高速PCB設(shè)計(jì)中，阻抗匹配顯得尤為重要，為減少在高速信號(hào)傳輸過(guò)程中的反射現(xiàn)象，必須在信號(hào)源、接收端以及傳輸線上保持阻抗的匹配。

一般而言，單端信號(hào)線的阻抗取決于它的線寬以及與參考平面之間的相對(duì)位置。特性阻抗要求的差分對(duì)間的線寬/線距則取決于選擇的PCB疊層結(jié)構(gòu)。

由于最小線寬和最小線距是取決于PCB類(lèi)型以及成本要求，受此限制，選擇的PCB疊層結(jié)構(gòu)必須能實(shí)現(xiàn)板上的所有阻抗需求，包括內(nèi)層和外層、單端和差分線等。對(duì)于PCB工廠而言，有阻抗線的板我們俗稱(chēng)為阻抗板。

阻抗影響因素

在高速PCB的設(shè)計(jì)中，有經(jīng)驗(yàn)的工程師，對(duì)PCB材料及工藝制程有一定的了解，知道影響阻抗的相關(guān)參數(shù)，會(huì)提前通過(guò)阻抗軟件，如Si9000或華秋DFM，選擇相應(yīng)的阻抗模型進(jìn)行阻抗計(jì)，從而得出PCB的阻抗匹配。但是真正要做到預(yù)計(jì)的特性阻抗或?qū)嶋H控制在預(yù)計(jì)的特性阻抗值的范圍內(nèi)（常規(guī)是±10%以?xún)?nèi)），只有通過(guò)PCB生產(chǎn)加工過(guò)程的管理與控制才能達(dá)到。

從PCB制造的角度來(lái)講，影響阻抗的關(guān)鍵因素主要有：

影響

關(guān)鍵因素

介質(zhì)厚度（ h ）： 增加介質(zhì)厚度可以提高阻抗，降低介質(zhì)厚度可以減小阻抗；對(duì)多層板而言，介質(zhì)厚度取決于PP片及芯板的厚度。

線寬（ w ） ： 阻抗與線寬成反比，線寬越大，阻抗越小。一般而言，阻抗線在生產(chǎn)過(guò)程中線寬公差要控制到5%-10%

銅厚（ t ） ： 減小線厚可增大阻抗，增大線厚可減小阻抗，線的完成銅厚，跟選用的基材銅箔及電鍍過(guò)程有關(guān)。

介電常數(shù)（ Er ） ： 不同的板材，介電常數(shù)會(huì)有區(qū)別。增加介電常數(shù)，可減小阻抗，減小介電常數(shù)可增大阻抗。

阻焊厚度（ c ） ： 印上阻焊會(huì)使外層阻抗減少。正常情況下印刷一遍阻焊可使單端下降2歐姆，可使差分下降8歐姆，印刷2遍下降值為一遍時(shí)的2倍，當(dāng)印刷3次以上時(shí)，阻抗值不再變化。

從以上因素可以看出，受限于電子產(chǎn)品的外觀、線路導(dǎo)通、信號(hào)穩(wěn)定性及散熱性能等影響，一般而言，工程師設(shè)計(jì)出的PCB，層數(shù)、板厚、銅厚、尺寸相對(duì)是固定的，從而可看出生產(chǎn)出的PCB阻抗要與設(shè)計(jì)的阻抗匹配，并控制公差在±10以?xún)?nèi)，可調(diào)整的參數(shù)主要是線寬、芯板銅箔厚度、PP片介電常數(shù)、及疊層結(jié)構(gòu)。

疊層設(shè)計(jì)基本原則

對(duì)于PCB板廠，一般會(huì)跟2-3家材料品牌廠家合作，選擇幾種類(lèi)型的PP，及芯板銅箔做為PCB的原材料，根據(jù)工廠的制程能力、生產(chǎn)工藝來(lái)做疊層設(shè)計(jì)，并匹配相應(yīng)阻抗。通常而言，不同的疊層結(jié)構(gòu)，可做多種阻抗匹配，最終選用哪種阻抗匹配，取決于PCB布線是否合理、信號(hào)之間干擾大小等等，也受限于最終的PCB成本，線寬過(guò)小，埋盲孔等都會(huì)影響最終的成本。這里疊層設(shè)計(jì)有一些基本原則：

疊層具有對(duì)稱(chēng)性

阻抗連續(xù)性

元件下面為地層（第2層或者是倒數(shù)第2層）

電源跟地緊耦合

信號(hào)層靠近參考層

相鄰信號(hào)層拉大間距

信號(hào)層夾在電源層與地層之間時(shí)，信號(hào)層靠近地層

差分間距≤2倍線寬

線寬調(diào)整在4-6mil范圍內(nèi)

板層間半固化片（PP）≤3張

次外層至少有一張7628或3313或2116

半固化片使用順序7628→2116→3313→1080→106

這里要提到一款PCB可制造行分析和PCBA裝配分析神器——華秋DFM，它是華秋電子自主研發(fā)的PCB可制造性分析軟件，作為一款免費(fèi)的國(guó)產(chǎn)軟件，它可以自動(dòng)生成疊層圖，也可以手動(dòng)填寫(xiě)層數(shù)、板厚、銅厚，用疊層圖的介質(zhì)厚度匹配阻抗。便于工程師從更優(yōu)化的PCB設(shè)計(jì)去獲取更多的系統(tǒng)裕量，以抵抗加工誤差，也可以提前預(yù)測(cè)生產(chǎn)成本。

阻抗板是否高可靠，華秋有話說(shuō)

PCB設(shè)計(jì)好后，驗(yàn)證方案是否可行，產(chǎn)品是否可靠，最終還是要生產(chǎn)出來(lái)才知道，對(duì)于帶有阻抗的PCB，華秋是怎么做的呢？通常有以下兩種情況

第一種，客戶提供PCB文件，已明確阻抗要求，及疊層結(jié)構(gòu)，可允許小范圍內(nèi)調(diào)整。

針對(duì)這種情況，工程設(shè)計(jì)一般會(huì)檢查制程能力是否能滿足，疊層設(shè)計(jì)是否可實(shí)現(xiàn)，如完全匹配則可按文件進(jìn)行后續(xù)的步驟；如需要小范圍調(diào)整，工程設(shè)計(jì)則會(huì)根據(jù)自有板材類(lèi)型，PP類(lèi)型，制程能力范圍的線寬、及生產(chǎn)工藝來(lái)調(diào)整阻抗的設(shè)計(jì)，以滿足客戶的需求。

第二種，客戶提供PCB文件，對(duì)阻抗有要求，但未明確疊層結(jié)構(gòu)。

針對(duì)這種情況，工程設(shè)計(jì)一般會(huì)優(yōu)先選擇推薦的疊層結(jié)構(gòu)，匹配相應(yīng)的阻抗。

為何優(yōu)選推薦疊層結(jié)構(gòu)？原因有二：

一是華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu)，是經(jīng)過(guò)10多年成熟的生產(chǎn)驗(yàn)證，板材性能、生產(chǎn)工藝、過(guò)程控制，這都是經(jīng)得起考驗(yàn)的，從而保證了產(chǎn)品的高可靠。據(jù)了解90%的客戶都會(huì)選擇華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品也獲得了廣大客戶的認(rèn)可。

二是采用華秋推薦的疊層結(jié)構(gòu)，能最大化利用板材，提供板材利用率，從而降低生產(chǎn)成本，也可保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。了解過(guò)華秋的朋友都知道，華秋PCB以打樣和中小批量為主，對(duì)于這種柔性化生產(chǎn)的PCB板廠，一般會(huì)選用拼板方式將多種PCB合拼在一起，顯而易見(jiàn)板材利用率提高了，對(duì)客戶而言就是降低了成本；另一方面，合拼的PCB板，如采用相對(duì)一致的疊層結(jié)構(gòu)，在壓合工序可提高產(chǎn)品質(zhì)量。

下圖是華秋推薦疊層結(jié)構(gòu)其中之一，更多的疊層設(shè)計(jì)可參考華秋DFM阻抗計(jì)算，也可參考華秋PCB官網(wǎng)推薦疊層。

PCB確定好疊層結(jié)構(gòu)及阻抗匹配后，最后的環(huán)節(jié)就是要將PCB生產(chǎn)出來(lái)；在PCB生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，華秋具備全面的質(zhì)量管理體系，以確保產(chǎn)品的高可靠。

• 原料端：優(yōu)質(zhì)的原材料，建滔/生益A級(jí)板材
• 生產(chǎn)端：成熟的制造工藝，高精度的設(shè)備及規(guī)范的設(shè)備管理
• 品控端：全面質(zhì)量管理系統(tǒng)，關(guān)鍵工序數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，檢測(cè)分析
• 管理端：專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)推進(jìn)，人機(jī)互聯(lián)，異常預(yù)警
• 體系端：完善的體系證書(shū)，ISO9001、ISO14001、RoHS、IATF16949、UL、CQC、REACH