在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗问题困扰着许多中国工程师。本文通过简单而且直观的方法介绍了特性阻抗的基本性质、计算和测量方法。在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)。在一个多层板中，每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间)，一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第Y个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。在下一个0.01纳秒中，又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特，这必须加一些正电荷到发送线路，而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当沿着这条线移动时，就给传输线的连续部分充电，因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒，就从电池中获得一些电荷(±Q)，恒定的时间间隔(±t)内从电池中流出的恒定电量(±Q)就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流通过上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。

现在市面上流行的EDA工具软件很多，但除了使用的术语和功能键的位置不一样外都大同小异，如何用这些工具更好地实现PCB的设计呢?在开始布线之前对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置将使设计更加符合要求。下面是一般的设计过程和步骤。1、确定PCB的层数电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。如果设计要求使用高密度球栅数组(BGA)组件，就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数。布线层的数量以及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。多年来，人们总是认为电路板层数越少成本就越低，但是影响电路板的制造成本还有许多其它因素。近几年来，多层板之间的成本差别已经大大减小。在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布，以避免在设计临近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则以及空间要求，从而被迫添加新层。在设计之前认真的规划将减少布线中很多的麻烦。2、设计规则和限制自动布线工具本身并不知道应该做些什幺。为完成布线任务，布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。不同的信号线有不同的布线要求，要对所有特殊要求的信号线进行分类，不同的设计分类也不一样。每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规则也越严格。规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制，这些规则对布线工具的性能有很大影响。认真考虑设计要求是成功布线的重要一步。

江西厂家SMT焊接PCB制板热风整平前处理过程的好坏对热风整平的质量影响很大，该工序必须彻底清除焊盘上的油污，厂家SMT焊接杂质及氧化层，为浸锡提供新鲜可焊的铜表面。现在较常采用的前处理工艺是机械式喷淋，首先是硫酸-双氧水微蚀刻，微蚀后浸酸，然后是水喷淋冲洗，热风吹干，喷助焊剂，立即热风整平。前处理不良造成的露铜现象是不分类型批次同时大量出现的，露铜点常常是分布整个板面，在边缘上更是严重。使用放大镜观察前处理后的线路板将发现焊盘上有明显残留的氧化点和污迹。出现类似情况应对微蚀溶液进行化学分析，检查第二道酸洗溶液，调整溶液的浓度更换由于时间使用过长污染严重的溶液，检查喷淋系统是否通畅。适当的延长处理时间也可提高处理效果，但需注意会出现的过腐蚀现象，返工的线路板经热风整平后处理线再在5%的盐酸溶液中处理一下，去除表面的氧化物。2.焊盘表面不洁，有残余的阻焊剂污染焊盘。目前大部份的厂家采用全板丝网印刷液态感光阻焊油墨，然后通过曝光、显影去除多余的阻焊剂，得到时间的阻焊图形。在该过程中，预烘过程控制不好，温度过高时间过长都会造成显影的困难。阻焊底片上是否有缺陷，显影液的成份及温度是否正确，显影时的速度即显影点是否正确，喷嘴是否堵塞及喷嘴的压力是否正常，水洗是否良好，其中任何一点情况都会给焊盘上留下残点。如由于底片的原因形成的露铜一般较有规律性，都在同一点上。该种情况使用放大镜可发现在露铜处有阻焊物质的残留痕迹，PCB设计一般在固化工序前应设立一岗位对图形及金属化孔内部进行检查，保证送到下一工序的印刷线路板的焊盘和金属化孔内清洁无阻焊油墨残留。3.助焊剂活性不够助焊剂的作用是改善铜表面的润湿性，保护层压板表面不过热，且为焊料涂层提供保护作用。如助焊剂活性不够，铜表面润湿性不好，焊料就不能完全覆盖焊盘，其露铜现象与前处理不佳类似，延长前处理时间可减轻露铜现象。现在的助焊剂几乎全为酸性助焊剂，内含有酸性添加剂，如酸性过高会产生咬铜现象严重，造成焊料中的铜含量高引起铅锡粗糙;酸性过低，则活性弱，会导致露铜。如铅锡槽中的铜含量大要及时除铜。工艺技术人员选择一个质量稳定可靠的助焊剂对热风整平有重要的影响，优良的助焊剂的是热风整平质量的保证。

日常维护与保养方法1、槽体的维护与保养垂直电镀线与水平电镀线的主要区别在于电路板的运送方式不同，而对于槽体的维护及保养方法本质上相差不大。7d要对各水洗槽进行一次清洗对酸洗槽，进行一次清洗并更换其槽液;对槽体内的喷淋装置进行一次检查，查看有无出现阻塞情况，对出现阻塞情况的要及时进行疏通;对镀铜槽、镀锡槽上的导电支座及阳极与火线接触位，进行一次清洁清洁时可用抹布擦拭及砂纸进行打磨;对镀铜槽、镀锡槽的钛篮、锡条篮进行一次检查，更换烂的钛篮袋、锡条篮，并添加铜球、锡条，在7d添加完铜球、锡条后，须对电镀铜槽、电镀锡槽进行电解。7d还要使用高、低电流方式进行试生产，使新添加铜球、锡条完后，生产的性能稳定后再进行生产。每90要对铜球及阳极袋进行一次清洗。每120~150d使用活性碳对槽液进行一次过滤清洁，滤去槽液中的杂质，对锡槽进行一次清洗。2、垂直电镀线振动机构的维护与保养在垂直电镀上，为保证电镀时面铜的均匀性及孔铜的效果，会对板进行振动摇摆，槽体上会有振动摇摆机构。30d要对减速机进行检查，看其是否运转正常，检查其紧固性;要检查震动安装马达螺栓的紧固性;检查震动橡胶的磨损情况，对于磨损比较严重的，要进行及时的更换。180d对接线盒内的电源线接触情形进行检查，对出现接头松动要及时加以紧固，对电线绝缘层熔化或老化的电源线，要及时进行更换电源线，保证电源线之间的绝缘性;要对振动机构上的所有轴承进行一次检查，上一次润滑脂，对严重磨损的轴承要进行及时的更换。3、垂直电镀线行车的维护与保养垂直电镀线是采用行车、挂具对电路板进行传送。每周要对吊车及挂具进行一次清洁(行车及挂具不用拆卸)，使其外观保持整洁，清洁时可使用抹布抹洗，并使用砂纸打磨。30d对挂具进行一次检查，查看挂具的破损情况;对行车的电机及减速机进行一次检查和维护，查看其整个传动装置，保证其正常运行。180d对行车及挂具进行一次深入的清洁及保养，要将挂具从行车上拆卸下来进行清洁。

相信对做硬件的工程师，毕业开始进公司时，在设计PCB时，老工程师都会对他说，PCB走线不要走直角，走线一定要短，电容一定要就近摆放等等。但是一开始我们可能都不了解为什么这样做，就凭他们的几句经验对我们来说是远远不够的哦，当然如果你没有注意这些细节问题，今后又犯了，可能又会被他们骂，“都说了多少遍了电容一定要就近摆放，放远了起不到效果等等”，往往经验告诉我们其实那些老工程师也是只有一部分人才真正掌握其中的奥妙，我们一开始不会也不用难过，多看看资料很快就能掌握的。直到被骂好几次后我们回去找相关资料，为什么设计PCB电容要就近摆放呢，等看了资料后就能了解一些，可是网上的资料很杂散，很少能找到一个很全方面讲解的。下面这些内容是我转载的一篇关于电容去耦半径的讲解，相信你看了之后可以很牛x的回答和避免类似问题的发生。老师问： 为什么去耦电容就近摆放呢?学生答： 因为它有有效半径哦，放的远了失效的。电容去耦的一个重要问题是电容的去耦半径。大多数资料中都会提到电容摆放要尽量靠近芯片，多数资料都是从减小回路电感的角度来谈这个摆放距离问题。确实，减小电感是一个重要原因，但是还有一个重要的原因大多数资料都没有提及，那就是电容去耦半径问题。如果电容摆放离芯片过远，超出了它的去耦半径，电容将失去它的去耦的作用。理解去耦半径最好的办法就是考察噪声源和电容补偿电流之间的相位关系。当芯片对电流的需求发生变化时，会在电源平面的一个很小的局部区域内产生电压扰动，电容要补偿这一电流(或电压)，就必须先感知到这个电压扰动。信号在介质中传播需要一定的时间，因此从发生局部电压扰动到电容感知到这一扰动之间有一个时间延迟。同样，电容的补偿电流到达扰动区也需要一个延迟。因此必然造成噪声源和电容补偿电流之间的相位上的不一致。

如果阻抗变化只发生一次，例如线宽从8mil变到6mil后，一直保持6mil宽度这种情况，要达到突变处信号反射噪声不超过电压摆幅的5%这一噪声预算要求，阻抗变化必须小于10%。这有时很难做到，以 FR4板材上微带线的情况为例，我们计算一下。如果线宽8mil，线条和参考平面之间的厚度为4mil，特性阻抗为46.5欧姆。线宽变化到6mil后特性阻抗变成54.2欧姆，阻抗变化率达到了20%。反射信号的幅度必然超标。至于对信号造成多大影响，还和信号上升时间和驱动端到反射点处信号的时延有关。但至少这是一个潜在的问题点。幸运的是这时可以通过阻抗匹配端接解决问题。如果阻抗变化发生两次，例如线宽从8mil变到6mil后，拉出2cm后又变回8mil。那么在2cm长6mil宽线条的两个端点处都会发生反射，一次是阻抗变大，发生正反射，接着阻抗变小，发生负反射。如果两次反射间隔时间足够短，两次反射就有可能相互抵消，从而减小影响。假设传输信号为1V，第Y次正反射有0.2V被反射，1.2V继续向前传输，第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假设6mil线长度极短，两次反射几乎同时发生，那么总的反射电压只有0.04V，小于5%这一噪声预算要求。因此，这种反射是否影响信号，有多大影响，和阻抗变化处的时延以及信号上升时间有关。研究及实验表明，只要阻抗变化处的时延小于信号上升时间的20%，反射信号就不会造成问题。如果信号上升时间为1ns，那么阻抗变化处的时延小于0.2ns对应1.2英寸，反射就不会产生问题。也就是说，对于本例情况，6mil宽走线的长度只要小于3cm就不会有问题。