PCB阻抗设计常见问题

在高速PCB设计中，阻抗控制是确保信号完整性的关键技术，主要用于：

抑制信号反射（减少阻抗不连续导致的信号失真）

降低串扰（通过合理控制走线间距与参考平面）

优化传输损耗（匹配介质材料与走线参数）

关键控制要素

阻抗的实现依赖于多参数协同设计：

基材特性：介电常数（Dk）、损耗因子（Df）、玻璃纤维编织效应

走线几何参数：线宽、线距、铜厚、蚀刻补偿

叠层结构：介质层厚度、参考平面完整性、层间对称性

生产验证

需通过时域反射仪（TDR）或矢量网络分析仪（VNA）对成品板进行阻抗测试，确保实际值与设计值偏差控制在±10%以内（高速设计通常要求±5%）。

1）外层常用阻抗模型

外层阻抗常用的阻抗模型，单线及差分线，阻焊后；

单端及差分的区分，单端即单根线；差分即两根线，线宽线距一致，线长基本一致，两根线开端及尾端基本在一个位置；

带不带共面，其模型上的差异即是要测阻抗的线在同一面线旁边有参考，即多了模型中D1的数值；可根据PCB的设计，是否设计了同面的参考来选择合适的模型；

2）内层常用阻抗模型

内层常用特性及差分阻抗模型，也分单线和共面的区分；可根据设计选择合适的模型；

02 阻抗计算

根据模型上的参数填入PCB设计及制作的相关数值，通过软件计算出阻抗值，然后再调整一些数值来满足需要的阻抗值；

1）W2：上线宽，线路上表面的宽度；

2）W1：下线宽，线路下表面的宽度；

因为蚀刻的工艺特性，线材上线宽会比下线宽小；一般上线宽W1填入设计的线宽值，W2根据铜厚及蚀刻工艺，正片/负片的选择以及板厂的制程能力来确定；在设计端计算的时候，可以酌情确定，如2oz的内层W2=W1-1mil; 2oz的图形电镀的外层：W2=W1-0.5mil; 

线宽的公差若无特殊要求，一般按照±10%来控制和检测；

线宽变动对阻抗值的影响比较大，可以调节线宽宽度来满足阻抗要求；

3）C1：外层线材旁边树脂上的绿油厚度;

4）C2：外层线路上面的绿油厚度；

因为绿油印刷或涂覆工艺的差别，会导致线路上与树脂上的厚度稍薄一些；若没有特殊厚度要求，绿油厚度一般会0.6~1.4mil；一般C1按照1.0mil，C2按照0.8mil左右；公差也按照±10%； C的值变动对阻抗值的影响不大；

5）CEr：绿油阻焊的介电常数；

绿油的介电常数一般2.9~3.5，此值对最终的阻抗值计算影响也比较小；在一些较老版本的计算模型里，没有这个值；

6）T1：成品铜厚；

内层铜厚为基板覆铜减去PCB制作过程中减少的铜厚，一般比原始厚度减0.2~0.3mil即可；如1oz=1.2mil;2oz=2.5mil; 公差±0.1mil;

外层铜厚为基板覆铜加镀铜的厚度；若无具体值的要求，仅要求oz数，可以根据孔铜厚度要求来计算，镀铜厚度一般按照孔铜的1.5倍；如0.5oz底铜，1.0mil孔铜厚度，则成品铜厚一般为2.1mil; 1oz底铜厚度，0.8mil孔铜，成品铜厚为2.5mil;

成品铜厚有具体值要求的，一般会要求最小值，输入铜厚值的时候，可按照±10%来计算中值填入；

成品铜厚仅有oz数要求的，且孔铜也是按平均值要求的，则计算出来值为中值，公差按照±10%；

7）H1：要测阻抗的线路到参考层的介质层的厚度；

     H2：内层要测阻抗线路到另外一个参考层的介质层的厚度；

H1&H2若对应的是core，则其厚度同叠构中选择的core介质层厚度，公差±10%；

H1&H2若对应的PP层，需要根据PCB设计选择合适的PP型号及张数，再根据PP厚度和减去填胶流胶的量来计算厚度；

但是PCB设计者比较难确定及计算出这些值；可以先根据一些对介质层厚度的要求输入模型中进行试计算；也可以根据试出来的值来规定叠构的介质层厚度要求；

介质层厚度变动对阻抗值影响也比较大，因core和PP厚度的多样性，调节空间比较大，调节介质层厚度可以很好的满足阻抗值；

若PCB设计者无法确定具体的介质层厚度，可以不规定介质层厚度要求，由板厂根据要求及具体情况来选择，即满足压合需求，耐压需求等，又满足阻抗需求；

在此，强调一点，H1&H2是测阻抗线路到参考层的介质层厚度，而不是层间介质层厚度，要确定线路的参考层是哪个层；

如线路在L1层，若L2层线路对应位置没有铜箔，而L3层对应位置有铜箔，则参考层就是L3层，若模型有类似的选择，可选择其进行计算，若老版模型没有此模型，则介质层厚度H1就是L1到L3层的总体厚度；

对要求阻抗测试的线材设计时一定要注意参考层的设计，保证线材对应参考层铜箔完整连续；

8）Er1&Er2：介质层的介电常数；

每个材料的规格书里都有介电常数参数；若无法确定，FR4材质的介电常数一般为4.0~4.7，可以填入最常用的4.2/4.3，公差±0.1；

介电常数对阻抗值的影响也比较小；

9）S1：差分线线距；

模型中线距是量测的下线宽的线距，可根据设计值的线宽线距来填入相应的值，公差±10%；

线距与线宽一样，对阻抗值的影响较大，调线宽时线距要相应的调整；

10）D1：线路距离其共面铜箔的距离；

调节线宽线距后，D1的值也要相应地调整；

11）Zo: 阻抗值; 输入各项参数后，阻抗值自动计算出来，最终计算阻抗还是要尽量接近阻抗要求中值，公差一般要求±10%，根据需求来要求公差，公差低于±10%板厂需要严格控制各项参数来满足，势必会增加PCB制作难度及成本；

另外，模型中常输入的参数为英制单位，按照mil值来输入；故可以对相关值进行换算后填入；1mil=0.0254mm;