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阻抗控制设计指引( End version )

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深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司

Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction 指引 Instruction Type

Quality □ Production □ Engineering 

Title： 标题：阻抗控制设计指引 Instruction No： 指引号码： Version： 版本： Page Number： 页码：Page 1 of 17 Prepared By： 制订： Reviewed By： 审核： Approved By：

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分发编号： 深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司 Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction Name： 指引名称：阻抗控制设计指引 Instruction#： 指引号码：WI-ME-002 Revision: 版本: G Number: 修订号： Page Number： 页码：Page 2 of 17

1.0 目的 确定阻抗控制的要求，规范阻抗计算方法，拟定阻抗测试COUPON设计之准则,确保产品能够满足生产的需要及客户要求范围所有需要阻抗控制产品的设计、制作及审核。

2.0 定义 ◆特性阻抗的定义：在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号 或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗„„的 一个矢量总和。 ◆阻抗匹配impedance match: 在电子电路中的信号传输，由电源输出起，希望在无能量损 失条件下传输到接受端，而中间不发生任何信号反射，因此要求印制板中的阻抗(ZL)和电 源端的阻抗(ZO)相等，即称之阻抗匹配。阻抗不能匹配,则收到的信号失真. ◆微带线 microstrip: 在印制板中导线平行于接地面，中间由介质隔开的一种传输信号线 结构。 ◆带状线 stripline: 在印制板中单一导线与两个平行地面平行，等距或不等距并由介质 隔开而组成的一种传输信号线结构. ◆参考层：所有阻抗控制信号线都有参考层，有相同层的，有不同层的，一般是不同层的， 除非客户特别注明为共面。参考层判定准则：找到阻抗控制信号线，其正下方和正上方的 最邻近的铜面即为参考层。（简单说如后面所说的GND/VCC参考层） 2.1 特性阻抗的分类：目前常见的特性阻抗分为：单端(线)阻抗、差分(动)阻抗、共面阻抗 此三种情况。 2.1.1 单端(线)阻抗：英文single ended impedance ,指单根信号线测得的阻抗 。 2.1.2 差分(动)阻抗：英文differential impedance,指差分驱动时在两条等宽等间距的传输线中测试到的阻抗。

2.2.3 共面阻抗：英文coplanar impedance ,指信号线在其周围GND/VCC(信号线到其两侧 GND/VCC间距相等)之间传输时所测试到的阻抗。 3.0 职责 3.1 工程部负责本文件的编制及修订。 3.1.1 工程设计人员负责对客户资料中阻抗要求的理解及转换，负责编写阻抗控制的流程指 示、菲林修改指示及阻抗测试COUPON的设计。MI在生产使用过程中负责解释相关条款内容。 深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司 Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction Name： 指引名称：阻抗控制设计指引 Instruction#： 指引号码：WI-ME-002 Revision: 版本: G Number: 修订号： Page Number： 页码：Page 3 of 17

3.1.2品保部QAE负责对工程资料的检查及认可。

4.0 阻抗设计流程 深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司 Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction Name： 指引名称：阻抗控制设计指引 Instruction#： 指引号码：WI-ME-002 Revision: 版本: G Number: 修订号： Page Number： 页码：Page 4 of 17

4.1 阻抗控制需求的决定条件： 当信号在PCB导线中传输时，若导线的长度接近信号波长的1/7，此时的导线便成为信号传输 线，一般信号传输线均需做阻抗控制。PCB制作时，依客户要求决定是否需管控阻抗，若客户 要求某一线宽需做阻抗控制，生产时则需管控该线宽的阻抗。 4.2 阻抗匹配的三个要素： 4.2.1输出阻抗(原始主动零件) 特性阻抗（信号线） 输入阻抗（被动零件） （PCB板） 阻抗匹配 4.2.2当信号在PCB上传输时，PCB板的特性阻抗必须与头尾元件的电子阻抗相匹配，一但阻 抗值超出公差，所传出的信号能量将出现反射、散射、衰减或延误等现象，从而导致 信号不完整，信号失真。 4.3 阻抗影响因素： 4.3.1 Er：介质介电常数，与阻抗值成反比 ，介电常数按新提供的《板材介电常数表》 计算 。 4.3.2 H1，H2，H3...：线路层与接地层间介质厚度,与阻抗值成正比。 4.3.3 W1：阻抗线线底宽度；W2：阻抗线线面宽度,与阻抗成反比。 A：当内层底铜为HOZ时，W1=W2+14um;内层底铜为1OZ时，W1=W2+20um;当内层底 铜为2OZ时W1=W2+40um 。 B:当外层底铜为HOZ,W1=W2+25.4um ; 外层底铜为1OZ时,W1=W2+40um ; 外层层底铜 为2OZ时,W1=W2+60um。 C: W1为原稿阻抗线宽。 4.3.4 T：铜厚,与阻抗值成反比。 A：內层为基板铜厚,HOZ按15UM计算;1OZ按30UM计算;2OZ按65UM 计算. B：外层为铜箔厚度+镀铜厚度,依据孔铜規格而定,当底铜为HOZ,孔铜(平均20UM，最小18UM )时,表铜按40UM计算；孔铜（平均25UM，最小20UM）时，表铜按45UM计算；孔铜单点最小25UM时，表铜按50UM计算。

C：当底铜为1OZ,孔銅(平均20UM，最小18UM )时,表铜按50UM计算；孔铜（平均25UM， 最小20UM）时，表铜按55UM计算；孔铜单点最小25UM时，表铜按60UM计算。 深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司 Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction Name： 指引名称：阻抗控制设计指引 Instruction#： 指引号码：WI-ME-002 Revision: 版本: G Number: 修订号： Page Number： 页码：Page 5 of 17

4.3.5 S：相邻线路与线路之间的间距,与阻抗值成正比（差动阻抗）。 4.3.6 C1：基材阻焊厚度,与阻抗值成反比；C2：线面阻焊厚度,与阻抗值成反比；C3:线 间阻焊厚度, 与阻抗值成反比 ；CEr：阻焊介电常数，与阻抗值成反比 。 A：印一次阻焊油墨，C1值为30UM ，C2值为12UM ，C3值为30UM 。 B：印两次阻焊油墨，C1值为60UM ，C2值为25UM ，C3值为60UM 。 C：CEr:按4.2。

4.4 阻抗的计算:(POLAR SI9000 计算模式 4.4.1常见的单端(线)阻抗计算模式 4.4.1.1 Surface Microstrip 4.4.1.1 Surface Microstrip

4.4.1.2 Coated Microstrip

深圳华祥荣正电子＆华祥电路科技有限公司 Shenzhen HuaXiang RongZheng＆HuaXiang Electronic Co.,Ltd. Instruction Name： 指引名称：阻抗控制设计指引 Instruction#： 指引号码：WI-ME-002 Revision: 版本: G Number: 修订号： Page Number： 页码：Page 6 of 17 4.4.1.3 Embedded Microstrip

4.4.1.4 Offset stripline

4.4.1.5 Offset stripline

适用范围:两个VCC/GND夹一个线路层之阻抗计算参数说明： H1:线路所在芯析的介质厚度（此芯板需有屏蔽） H2:线路层到另一个VCC/GND间的介质 Er1:介质层介电常数(线路层到相邻VCC/GND间介质) Er2:介质层介电常数(线路层到较远VCC/GND间介质) W2：阻抗线线面宽度 W1: 阻抗线线底宽度 T1: 阻抗线铜厚=基板铜厚

适用范围:与外层相邻的第二个线路层阻抗计算 例如一个6层板,L1、L2均为线路层,L3为GND或VCC层,则L2层的阻抗用此方式计算. 参数说明: H1:线路层到相邻VCC/GND间介质厚度 H2:外层到第二个线路层间的介质厚度+第二个线路层铜厚 W2:阻抗线线面宽度 W1:阻抗线线底宽度 T1:阻抗线铜厚=基板铜厚 Er1:介质层介电常数（线路层到相邻VCC/GND间介质） Er2:介质层介电常数(外层到第二个线路层间介质）

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PCB设计的阻抗控制和阻抗匹配

PCB设计的阻抗控制和阻抗匹配


重要性，电路板出故障或问题的概率， 为一个电容（ 图 １ － １） 。
阻抗控制的精度就越低。
电路中信号的完整性，电路的 Ｅ Ｍ Ｉ 和
（４ ）容易造成焊锡短路，可能会增
ＥＭＣ 特性。但是随着产品的可靠性发展
加产品的成本。
和越来越受到重视，在设计时不再是
ＰＣＢ 的各层分布一般是对称的。不
简单的导线连接，必须考虑电路中信
Key words: Reliability; Characteristic Impedance; Impedance Controlling; Impedance match
CLC number: TN306
Document code:A
Article ID:1003-0107(2005)04-0029-03
４３００６８）
Huang Shuwei, Zhao Danling1
(Hubei University of Technology,
Wuhan 430068,China)
摘 要： 阻抗设计是 ＰＣＢ 可靠性设计的一个重要环节。本文从多层 ＰＣＢ 板叠层的设计原理、特性阻抗的
计算方法、严格的阻抗控制，来保证阻抗匹配，实现 Ｐ Ｃ Ｂ 的可靠性，使产品稳定的工作。
号完全相等。这就是说， 应将信号对称 别是在高频电路中，特性阻抗主要取 特性阻抗是否一致，是否匹配。因此，
地布线在内部地线层的两侧。这样做 决于连线的单位分布电容和单位分布 在 Ｐ Ｃ Ｂ 设计的可靠性设计中有两个概
的优点是容易控制阻抗和环流；缺点 电感带来的分布阻抗。理想传输线的 念是我们必须注意的。
印制电路板上导线的特性阻抗是
传输线的特性阻抗只与信号连线 电路板设计的一个重要指标，特别是
PCB板阻抗控制

PCB板阻抗控制

PCB板阻抗控制 近年来，随着IC集成度的提⾼和应⽤，其信号传输频率和速度越来越⾼，因⽽在印制板导线中，信号传输(发射)⾼到某⼀定值后，便会受到印制板导线本⾝的影响，从⽽导致传输信号的严重失真或完全丧失。

这表明，PCB导线所“流通”的“东西”并不是电流，⽽是⽅波讯号或脉冲在能量上的传输。

上述此种“讯号”传输时所受到的阻⼒，也称为“阻抗”，代表符号为Z0。

所以，PCB导线上单解决“通”、“断”和“短路”的问题还不够，还要控制导线的阻抗问题。

((⼀)) 何谓阻抗? 阻抗是⽤来评估电⼦元件特性的⼀个参数。

阻抗的定义是元件在既定频率下对交流电的总对抗作⽤。

((⼆)) 为何要阻抗控制? 因为PCB传输线中的特性阻抗值必须匹配Driver与Reciver的电⼦阻抗，否则会造成讯号能量的反射、衰减，以及讯号到达时间之延误，严重时⽆法判独及开机。

电路板线路中的讯号传播时，影响其“特性阻抗”的因素有线路的截⾯积，线路与接地层之间绝缘材质的厚度，以及其介质常数等叁项。

影响阻抗最多部分为:1、线宽，2、pp 厚度，3、介电值(FR-4 =4.3)其次是防焊厚度，侧蚀,铜厚.等等这些会改变磁⼒线分布，进⽽改变组抗之变数，先了解组抗公差值要求，再反推製程最⼤公差值，以软体计算是否可达成。

PCB 製程管制重点为⽤对材料/线径公差10%以内/压后层间厚度準确10%以内，即可达到设计要求。

((三)) 何谓Er值? 通常介质常数或称相对电容率既是每单位体积的绝缘物质在每⼀单位之电位梯度下所能储存的静电能量。

介质常数⾼则信号传输不少被储存在板材中⽽造成信号不佳及传播速率减慢。

⼀般对于信号品质要求⾼者会限⽤PTF((铁弗龙))就是因为其Er=2..5。

(四) ⼀般阻抗分3类： 1. 特性阻抗(impedance)。

如客户针对4层板，外层线宽进⾏阻抗之控制，其计算外层线宽阻抗软件模式如下。

　其阻抗条之设计如下： 如客户针对6层板，其1，3，4，6层为⾛线层，皆须进⾏阻抗线宽之控制，注意内层L3&L4之阻抗线宽需措开不可重叠，避免影响阻抗值之测试，其计算内层线宽阻抗软件模式如下。

PCB迹线的阻抗控制技术

PCB迹线的阻抗控制技术

PCB迹线的阻抗控制技术随着通信科技的不断提升，必然对PCB的要求也有了相应的提高，传统意义上PCB已受到严峻的挑战，以往PCB的最高要求open&short从目前来看已变成PCB的最基本要求，取而代之的是一些为保证客户设计意图的体现而在PCB上所体现的性能的要求，如阻抗控制等。

在过去几年之中，控制阻抗的PCB迹线已经开始从纯粹的专家应用转变为更加普及的应用, 到目前为止有“阻抗”控制的PCB已广泛的应用于:SDH、GSM、CDMA、PC、大功率无绳电话、手机等，同时也为国防科技提供了相当数量的PCB。

一、PCB迹线的阻抗控制简介二、传输线特性阻抗三、实现阻抗控制的传输线配置方式四、传输线阻抗计算中的有关问题五、传输线阻抗控制典型应用总结一 PCB迹线的阻抗控制简介PCB上的阻抗控制电信和计算机设备操作的速度和切换速率正在不断增长。

尽管在低频情况下，这是一个可以忽略的物理规律，但现在却需要严肃考虑了。

现代PCB上处理器时钟速度和组件切换速度的提高意味着组件间的互连路径(例如PCB迹线:PCB trace)不能再视为简单的导线。

实际应用中快速切换速度或高频(即数字边际速度超过1ns 或者模拟频率大于300MHz)的PCB迹线必须视为传输线--其电子特性必须由 PCB 设计厂商来控制的信号线。

就是说，为了稳定和可预测的高速运行，PCB迹线和PCB绝缘物的电子特性必须得到控制。

PCB 迹线的关键参数之一就是其特性阻抗(即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值)。

这是一个有关迹线物理尺寸(例如迹线的宽度和厚度)和PCB底板材质的绝缘物厚度的函数。

PCB迹线的阻抗由其电感和电容电抗决定。

实际情况中，PCB传输线路通常由一个导线迹线、一个或者多个参考层和绝缘材质组成。

传输线路，即迹线和板材构成了控制阻抗。

PCB通常采用多层结构，并且控制阻抗也可以采用多层方式来构建。

但是，无论使用什么方式，阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决定:信号迹线的宽度和厚度迹线两侧的内核和预填充材质的高度迹线和层的配置内核和预填充材质的绝缘常数阻抗匹配组件自身可以显示特性阻抗，因此必须选择PCB迹线阻抗来匹配使用中的所有逻辑系列的特性阻抗(对于 CMOS 和 TTL，特性阻抗的范围是 80 到 110 欧姆)。

11阻抗设计详解-BiingChern

11阻抗设计详解-BiingChern

關於阻抗控制設計方面的一些建議●隨著通信科技的不斷提升，必然對PCB的要求也有了相應的提高，傳統意義上PCB已受到嚴峻的挑戰，以往PCB的最高要求open&short從目前來看已變成PCB的最基本要求，取而代之的是一些為保證客戶設計意圖的體現而在PCB上所體現的性能的要求。

如阻抗控制等。

●深南電路公司作為中國大陸最早為通信企業提供PCB的廠商，在1997年就對該課題進行研究和開發。

●到目前為止有“阻抗”控制的PCB已廣泛的應用於：SDH、GSM、CDMA、PC、大功率無繩電話、手機等同時也為國防科技提供了相當數量的PCB●隨著“阻抗”的進一步拓展和延伸，我們作為專業的PCB廠商，為能向客戶提供合格的產品和優質的服務對該類PCB的合作方面做如下建議。

●就PCB的阻抗控制而言，其所涉及的面是比較廣泛的。

但在具體的加工和設計時我們一般控制其主要因素，具體而言：●Er--介電常數●H---介質厚度●W---線條寬度●t---線條厚度●微條線（Microstrip）●Z0= [87/(Er+1.41)½]Ln5.98h/(0.8w+t)●帶線（Stripline)●Z0= [60/Er½]Ln4h/ [0.67w(0.8+t/w) ]●Er（介電常數）就目前而言通常情況下選用的材料為FR-4，該種材料的Er特性為隨著載入頻率的不同而變化，一般情況下Er的分水嶺默認為1GHZ（高頻）。

●目前材料廠商能夠承諾的指標<5.4（1MHz)●根據我們實際加工的經驗，在使用頻率為1GHZ以下的其Er認為4．2左右● 1.5—2.0GHZ的使用頻率其仍有下降的空間。

故設計時如有阻抗的要求則須考慮該產品的當時的使用頻率。

●我們在長期的加工和研發的過程中針對不同的廠商已經摸索出一定的規律和計算公式。

●7628----4.5（全部為1GHz狀態下)●2116----4.2●1080----3.6●在不同的層間結構和排列時，其具體的變化是不同的如7628+2116時Er是多少，並不是簡單的算術平均數。