阻抗对于PCB电路板的意义
eeskill 2022-06-24

阻抗对于PCB电路板的意义何在,PCB电路板为什么要做阻抗?本文首先介绍了什么是阻抗及阻抗的类型,其次介绍了PCB线路板为什么要做阻抗,最后阐述了阻抗对于PCB电路板的意义,具体的跟随小编一起来了解一下。

什么是阻抗

在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 阻抗的单位是欧。

阻抗类型

(1)特性阻抗

在计算机﹑无线通讯等电子信息产品中, PCB的线路中的传输的能量, 是一种由电压与时间所构成的方形波信号(square wave signal, 称为脉冲pulse),它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。

(2)差动阻抗

驱动端输入极性相反的两个同样信号波形,分別由两根差动线传送,在接收端这两个差动信号相減。差动阻抗就是两线之間的阻抗Zdiff。

(3)奇模阻抗

两线中一线對地的阻抗Zoo,两线阻抗值是一致。

(4)偶模阻抗

驱动端输入极性相同的两个同样信号波形, 將两线连在一起时的阻抗Zcom。

(5)共模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoe,两线阻抗值是一致,通常比奇模阻抗大。

PCB线路板为什么要做阻抗

pcb线路板阻抗是指电阻和对电抗的参数,对交流电所起着阻碍作用。在pcb线路板生产中,阻抗处理是必不可少的。原因如下:

1、PCB线路(板底)要考虑接插安装电子元件,接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题,所以就会要求阻抗越低越好,电阻率要低于每平方厘米1&TImes;10-6以下。

2、PCB线路板在生产过程中要经历沉铜、电镀锡(或化学镀,或热喷锡)、接插件焊锡等工艺制作环节,而这些环节所用的材料都必须保证电阻率底,才能保证线路板的整体阻抗低达到产品质量要求,能正常运行。

3、PCB线路板的镀锡是整个线路板制作中最容易出现问题的地方,是影响阻抗的关键环节。化学镀锡层最大的缺陷就是易变色(既易氧化或潮解)、钎焊性差,会导致线路板难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定。

4、PCB线路板中的导体中会有各种信号传递,当为提高其传输速率而必须提高其频率,线路本身如果因蚀刻、叠层厚度、导线宽度等因素不同,将会造成阻抗值得变化,使其信号失真,导致线路板使用性能下降,所以就需要控制阻抗值在一定范围内。

阻抗对于PCB电路板的意义

对电子行业来说,据行内调查,化学镀锡层最致命的弱点就是易变色(既易氧化或潮解)、钎焊性差导致难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定、易长锡须导致PCB线路短路以至烧毁或着火事件。

据悉,国内最先研究化学镀锡的当是上世纪90年代初昆明理工大学,之后就是90年代末的广州同谦化工(企业),一直至今,10年来行内均有认可该两家机构是做得最好的。其中,据我们对众多企业的接触筛选调查、实验观测以及长期耐力测试,证实同谦化工的镀锡层是低电阻率的纯锡层,导电和钎焊等质量可以保证到较高的水准,难怪他们敢对外保证其镀层在无须任何封闭及防变色剂保护的情况下,能保持一年不变色、不起泡、不脱皮、永久不长锡须。

后来当整个社会生产业发展到一定程度的时候,很多后来参与者往往是属于互相抄袭,其实相当一部分企业自己本身并没有研发或首创能力,所以,造成很多产品及其用户的电子产品(线路板板底或电子产品整体)性能不佳,而造成性能不佳的最主要原因就是因为阻抗问题,因为当不合格的化学镀锡技术在使用过程中,其为PCB线路板所镀上去的锡其实并不是真正的纯锡(或称纯金属单质),而是锡的化合物(即根本就不是金属单质,而是金属化合物,氧化物或卤化物,更直接地说是属于非金属物质)或锡化合物与锡金属单质的混合物,但单凭借肉眼是很难发现的……。

因为PCB线路板的主体线路是铜箔,在铜箔的焊点上就是镀锡层,而电子元件就是通过焊锡膏(或焊锡线)焊接在镀锡层上面的,事实上焊锡膏在融熔状态焊接到电子元件和锡镀层之间的是金属锡(即导电良好的金属单质),所以可以简单扼要地指出,电子元件是通过锡镀层再与PCB板底的铜箔连接的,所以锡镀层的纯洁性及其阻抗是关键;又,但未有接插电子元件之前,我们直接用仪器去检测阻抗时,其实仪器探头(或称为表笔)两端也是通过先接触PCB板底的铜箔表面的锡镀层再与PCB板底的铜箔来连通电流的。所以锡镀层是关键,是影响阻抗的关键和影响PCB整板性能的关键,也是易于被忽略的关键。

众所周知,除金属单质外,其化合物均是电的不良导体或甚至不导电的(又,这也是造成线路中存在分布容量或传布容量的关键),所以锡镀层中存在这种似导电而非导电的锡的化合物或混合物时,其现成电阻率或未来氧化、受潮所发生电解反应后的电阻率及其相应的阻抗是相当高的(足已影响数字电路中的电平或信号传输,)而且其特征阻抗也不相一致。所以会影响该线路板及其整机的性能。

所以,就现时的社会生产现象来说,PCB板底上的镀层物质和性能是影响PCB整板特征阻抗的最主要原因和最直接的原因,但又由于其具有随着镀层老化及受潮电解的变化性,所以其阻抗产生的忧患影响变得更加隐性和多变性,其隐蔽的主要原因在于:第一不能被肉眼所见(包括其变化),第二不能被恒常测得,因为其有随着时间和环境湿度的改变而变的变化性,所以总是易于被人忽略。

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