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PCB做阻抗的意義

  • 2022-08-11 15:35:00
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PCB電路板為什么要做阻抗阻抗對于PCB來說有什么意義？一起往下看吧。


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(fù)數(shù)，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。




阻抗類型有五種：


  • 特性阻抗
在計算機(jī)﹑無線通訊等電子信息產(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。

  • 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。

  • 奇模阻抗
兩線中一線對地的阻抗Zoo，兩線阻抗值是一致。

  • 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。

  • 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線路板為什么要做阻抗？


PCB線路板阻抗是指電阻和對電抗的參數(shù)，對交流電所起著阻礙作用。在PCB線路板生產(chǎn)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(dǎo)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。

2、PCB線路板在生產(chǎn)過程中要經(jīng)歷沉銅、電鍍錫（或化學(xué)鍍，或熱噴錫）、接插件焊錫等工藝制作環(huán)節(jié)，而這些環(huán)節(jié)所用的材料都必須保證電阻率低，才能保證線路板的整體阻抗達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，并能正常運行。

3、PCB線路板的鍍錫是整個線路板制作中最容易出現(xiàn)問題的地方，是影響阻抗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。化學(xué)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(dǎo)致線路板難焊接、阻抗過高導(dǎo)致導(dǎo)電性能差或整板性能的不穩(wěn)定。

4、PCB線路板中的導(dǎo)體中會有各種信號傳遞。為提高其傳輸速率而必須提高其頻率時，線路本身如果因蝕刻、疊層厚度、導(dǎo)線寬度等因素不同，將會造成阻抗值的變化，使其信號失真，導(dǎo)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(nèi)。


阻抗對于PCB電路板的意義


對電子行業(yè)來說，化學(xué)鍍錫層最致命的弱點就是易變色（即易氧化或潮解）、釬焊性差導(dǎo)致難焊接、阻抗過高導(dǎo)致導(dǎo)電性能差或整板性能的不穩(wěn)定、易長錫須，導(dǎo)致PCB線路短路以至燒毀或著火事件。

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(tài)焊接到電子元件和錫鍍層之間的是金屬錫（即導(dǎo)電良好的金屬單質(zhì)），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(guān)鍵；

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(guān)鍵。它是影響阻抗的關(guān)鍵和影響PCB整板性能的關(guān)鍵，也是易于被忽略的關(guān)鍵。

除金屬單質(zhì)外，其化合物均是電的不良導(dǎo)體或甚至不導(dǎo)電的（這也是造成線路中存在分布容量或傳布容量的關(guān)鍵），所以錫鍍層中存在這種似導(dǎo)電而非導(dǎo)電的錫的化合物或混合物時，其現(xiàn)成電阻率或未來氧化、受潮所發(fā)生電解反應(yīng)后的電阻率及其相應(yīng)的阻抗是相當(dāng)高的（足以影響數(shù)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(jī)的性能。

總的來說，PCB板底上的鍍層物質(zhì)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(chǎn)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(huán)境濕度的改變而變的特性，所以易被人忽略。