PCB線路板阻抗知識

ID:378861 · 發表于 2018-7-25 10:50

      在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一個復數，實部稱為電阻，虛部稱為電抗，其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗，電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗，電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。阻抗的單位是歐。
（1）特性阻抗
在計算機﹑無線通訊等電子信息產品中， PCB的線路中的傳輸的能量，是一種由電壓與時間所構成的方形波信號（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。
      pcb線路板阻抗是指電阻和對電抗的參數，對交流電所起著阻礙作用。在pcb線路板生產中，阻抗處理是必不可少的。原因如下：
1、PCB線路（板底）要考慮接插安裝電子元件，接插后考慮導電性能和信號傳輸性能等問題，所以就會要求阻抗越低越好，電阻率要低于每平方厘米1&TImes;10-6以下。
2、PCB線路板在生產過程中要經歷沉銅、電鍍錫（或化學鍍，或熱噴錫）、接插件焊錫等工藝制作環節，而這些環節所用的材料都必須保證電阻率底，才能保證線路板的整體阻抗低達到產品質量要求，能正常運行。
3、PCB線路板的鍍錫是整個線路板制作中最容易出現問題的地方，是影響阻抗的關鍵環節。化學鍍錫層最大的缺陷就是易變色（既易氧化或潮解）、釬焊性差，會導致線路板難焊接、阻抗過高導致導電性能差或整板性能的不穩定。
4、PCB線路板中的導體中會有各種信號傳遞，當為提高其傳輸速率而必須提高其頻率，線路本身如果因蝕刻、疊層厚度、導線寬度等因素不同，將會造成阻抗值得變化，使其信號失真，導致線路板使用性能下降，所以就需要控制阻抗值在一定范圍內。
對電子行業來說，據行內調查，化學鍍錫層最致命的弱點就是易變色（既易氧化或潮解）、釬焊性差導致難焊接、阻抗過高導致導電性能差或整板性能的不穩定、易長錫須導致PCB線路短路以至燒毀或著火事件。
   據悉，國內最先研究化學鍍錫的當是上世紀90年代初昆明理工大學，之后就是90年代末的廣州同謙化工（企業），一直至今，10年來行內均有認可該兩家機構是做得最好的。其中，據我們對眾多企業的接觸篩選調查、實驗觀測以及長期耐力測試，證實同謙化工的鍍錫層是低電阻率的純錫層，導電和釬焊等質量可以保證到較高的水準，難怪他們敢對外保證其鍍層在無須任何封閉及防變色劑保護的情況下，能保持一年不變色、不起泡、不脫皮、永久不長錫須。
   后來當整個社會生產業發展到一定程度的時候，很多后來參與者往往是屬于互相抄襲，其實相當一部分企業自己本身并沒有研發或首創能力，所以，造成很多產品及其用戶的電子產品（線路板板底或電子產品整體）性能不佳，而造成性能不佳的最主要原因就是因為阻抗問題，因為當不合格的化學鍍錫技術在使用過程中，其為PCB線路板所鍍上去的錫其實并不是真正的純錫（或稱純金屬單質），而是錫的化合物（即根本就不是金屬單質，而是金屬化合物，氧化物或鹵化物，更直接地說是屬于非金屬物質）或錫化合物與錫金屬單質的混合物，但單憑借肉眼是很難發現的……。
因為PCB線路板的主體線路是銅箔，在銅箔的焊點上就是鍍錫層，而電子元件就是通過焊錫膏（或焊錫線）焊接在鍍錫層上面的，事實上焊錫膏在融熔狀態焊接到電子元件和錫鍍層之間的是金屬錫（即導電良好的金屬單質），所以可以簡單扼要地指出，電子元件是通過錫鍍層再與PCB板底的銅箔連接的，所以錫鍍層的純潔性及其阻抗是關鍵；又，但未有接插電子元件之前，我們直接用儀器去檢測阻抗時，其實儀器探頭（或稱為表筆）兩端也是通過先接觸PCB板底的銅箔表面的錫鍍層再與PCB板底的銅箔來連通電流的。所以錫鍍層是關鍵，是影響阻抗的關鍵和影響PCB整板性能的關鍵，也是易于被忽略的關鍵。
      眾所周知，除金屬單質外，其化合物均是電的不良導體或甚至不導電的（又，這也是造成線路中存在分布容量或傳布容量的關鍵），所以錫鍍層中存在這種似導電而非導電的錫的化合物或混合物時，其現成電阻率或未來氧化、受潮所發生電解反應后的電阻率及其相應的阻抗是相當高的（足已影響數字電路中的電平或信號傳輸，）而且其特征阻抗也不相一致。所以會影響該線路板及其整機的性能。
所以，就現時的社會生產現象來說，PCB板底上的鍍層物質和性能是影響PCB整板特征阻抗的最主要原因和最直接的原因，但又由于其具有隨著鍍層老化及受潮電解的變化性，所以其阻抗產生的憂患影響變得更加隱性和多變性，其隱蔽的主要原因在于：第一不能被肉眼所見（包括其變化），第二不能被恒常測得，因為其有隨著時間和環境濕度的改變而變的變化性，所以總是易于被人忽略。

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