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PCB阻抗测试争论

刘文敏;王红飞;陈蓓

【摘要】信号高频、高速化进展对信号完整性要求越来越严格,阻抗匹配性成为信号完整性至关重要问题.PCB阻抗测试准确性受测试方法、设备差异等因素影响,因此如何准确、有效测试PCB阻抗越来越受到人们的关注.文章探讨了阻抗测试设备类型、测试方式、阻抗线长、迹线取值区间对PCB阻抗测试结果的影响,并进一步分析了承受不同设备测试格外规阻抗结果的差异性,给出了不同设备格外规阻抗的测试方法,对PCB阻抗测试具有指导意义.

【期刊名称】《印制电路信息》

【年(卷),期】2023(023)003

【总页数】6页(P140-145)

【关键词】信号完整性;阻抗;测试;PCB

【作者】刘文敏;王红飞;陈蓓

【作者单位】广州兴森快捷电路科技,广东广州510063;深圳市兴森快捷电路科技股份,广东深圳518057

【正文语种】中文

【中图分类】TN41

信号高频与高速化进展对信号完整性要求越来越高，阻抗匹配性是影响信号完整性的一个重要因素，阻抗匹配性的提高对阻抗测试准确性要求也越来越高。IPC推举承受时域反射计〔TimeDomainReflectometry，简称TDR〕测试PCB阻抗，

其测试原理为：当传输路径中发生阻抗变化,局部能量会被反射,剩余的能量会继

续传输，注入到媒介的能量、反射回的能量与阻抗的变化有理论上的数学关系。只要知道放射波的幅度及测试反射波的幅度，就可以计算阻抗的变化，同时只要测试由放射到反射波再到达放射点的时间差就可以计算阻抗变化的位置，如图 1所示。PCB阻抗测试依据设备类型可分为时域基、频域基测试设备。时域基设备信号源

直接放射时域信号；频域基设备〔又称VNA设备〕放射的频域信号经傅里叶逆变化后转化为时域信号，二者放射信号源不同，阻抗测试结果也会有差异。另外，操作人员的测试方式、阻抗线长、测试设备信号上升时间以及阻抗的阻抗设计值都会对测试结果产生影响，因此，本文争论阻抗测试设备、阻抗测试方式、阻抗线长及迹线取值区间、设备上升时间、格外规阻抗设计等因素对阻抗测试结果的影响，为PCB阻抗测试供给指导。

试验材料及仪器

材料：覆铜板、半固化片

仪器：TDR设备〔时域基、频域基〕

试验方法

试验设计多层PCB板，依据设计要求制作不同线长、不同阻抗值〔10Ω～120Ω〕的阻抗coupon。

试验流程：开料→烘板→内层干膜→内层蚀刻→内AOI→棕化→层压→钻孔→去钻污→沉铜→板镀→外层干膜→电镀→外层蚀刻→外AOI→阻焊→沉金→铣板

3.1不同测试设备测试结果差异

对于不同的阻抗测试设备，校准方式，线缆、探头等各不一样，因此一样阻抗线使用不同阻抗设备进展测试时，测试结果会有差异。表1给出了在不同单端、差分阻抗设计值下，分别使用时域基、频域基阻抗测试设备的测试结果。由表看出，分别使用两种测试设备测试单端及差分阻抗，测试结果平均差异分别为0.67Ω、

1.18Ω。图3为两种设备测试偏差统计图，由图看出两种设备测试结果平均偏差可

掌握在±2%以内。

测试方式对测试结果影响

PCB厂家多承受探头方式测试PCB阻抗线阻抗值，承受这种方式测试PCB外层阻抗时，阻抗板放置方式会对测试结果产生影响。试验待测阻抗条承受A、B、C三种方式放置〔如图4〕，分别测试一样外层阻抗线阻抗值，测试结果如表2。由表看出，承受A、C两种方式测试结果差异性可掌握在0.5Ω内，可以无视；承受B方式测试结果明显低于A、C两种方式，承受B方式测试阻抗值与真实值相差约2Ω，因此阻抗测试时待测阻抗线不行接触测试台面。

阻抗线长对测试结果影响

信号经过PCB阻抗线传播时，信号会发生衰减，线长越长，信号衰减越严峻，

TDR曲线会消灭“阻抗上扬”现象，导致测试结果偏大。图5为一样阻抗设计值、不同线长时，阻抗测试TDR曲线，由图看出，阻抗线线长由127mm增加至

431.8mm，TDR曲线“上扬”状况越来越严峻，当线长为431.8mm时，单端、差分TDR曲线最大值与最小值差异分别为4Ω、10Ω。表3给出了不同线长阻抗

测试结果，由表看出，一样阻抗线，线长越长，阻抗测试结果越大，线长为127mm与431.8mm阻抗测试结果相差约3Ω，这对于高精度阻抗测试来说是不行

承受的。“阻抗上扬”属于测试固有现象，不行避开，因此测试PCB图形阻抗时，在满足测试设备力量条件下，尽量选择长度较短的阻抗线进展测试。

迹线取值区间对测试结果影响

阻抗迹线取值区间直接打算测试结果准确性。图3为L=152.4mm单端28Ω阻抗TDR曲线图。由图看出，TDR曲线0～50%区间内阻抗