PCB电路板为什么要做阻抗
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发布时间：2022-04-22 15:14
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时间：2023-10-19 15:24
对于PCB来说常见的阻抗术语是“特征阻抗”。
例如拿PCB板上传输线的特征阻抗来说：通常如果在同一个PCB互联线上特征阻抗处处保持一致，这样的PCB板上传输线就成为高质量的。什么样的电路板叫做受控阻抗的电路板？受控阻抗的电路板是指PCB板上所有传输线的特征阻抗符合统一的目标规范，通常是指所有传输线的特征阻抗的值在25Ω到70Ω之间。
造成PCB线路板阻抗过高的主要原因是什么？或PCB线路板本身质量看不到问题但却随着时间越久问题（包括阻抗）越大，或性能不稳定的主要原因是什么？
请看以下专业学术分析：
阻抗——其实是指电阻和对电抗的参数，因为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，所以必然要求阻抗越低越好，电阻率要低于每平方厘米1×10的负6次方以下。
另一方面，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）、接插件焊锡等环节及该环节所使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以至符合产品质量要求，否则线路板将不能正常运行。
另外，电子行业的整体来看，PCB线路板在镀锡环节是最容易出问题的，是影响阻抗的关键环节，因为线路板镀锡环节，现已流行使用化学镀锡技术来实现镀锡目的，但我们作为电子行业的受用人，对电子或电子加工行业10多年来的接触和观测，纵观国内能做好化学镀锡（用于PCB或电子镀锡领域）的企业没有多少家，因为化学镀锡工艺在国内是后起之秀，而且众企业的该项技术水平参差不齐……。
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……。
又因为，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。
又，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。或将原因错误转嫁。
所以，在知道了造成高阻抗的原因之后，解决镀层问题才是阻抗问题的关键。
