表贴器件下方挖去一层参考层

建议

由于表贴器件的焊盘会导致阻抗降低，为减小阻抗突变的影响，建议在表贴焊盘的正下方按焊盘大小挖去一层参考层。

原理

阻抗补偿与电容平衡

这个做法的根本目的是减小信号路径上因几何结构突变而引起的阻抗不连续，从而保证信号完整性。

1. 问题的根源：焊盘为什么会导致阻抗降低？

在 PCB 上，特性阻抗主要由传输线的单位长度电感 和单位长度电容 决定，公式为 Z0 = √(L/C)。对于一个典型的表层微带线：

• 电容：与线宽(W)、介质厚度(H) 和介电常数(εr) 成正比。线越宽，离参考层（通常是 GND 平面）越近，电容就越大。
• 电感：与线宽(W) 成反比，与介质厚度(H) 成正比。线越宽，电感越小。

当信号线走到表贴器件的焊盘时，焊盘面积远大于走线线宽。这会带来两个直接影响：

• 电容 C 急剧增加：更大的金属面积，对参考层的电容更大。
• 电感 L 轻微减小：更宽的导体路径，电感略有降低。

根据公式 Z0 = √(L/C)，电容 C 的增大是主导因素，其结果是焊盘处的局部特性阻抗会显著低于正常走线的阻抗。这就形成了一个“阻抗洼地”。

2. 解决方案：挖空参考层如何起作用？

其作用机制是：

• 减小局部电容：移除焊盘正下方最近的参考层，增大了焊盘与有效参考平面之间的有效距离。且由于少了部分参考平面 → 平板电容面积减小。平行板电容的公式是 C = ε * A / d，其中 d 是距离。距离 d 增加，电容 C 就会减小。
• 适度增加局部电感：回流路径被迫绕行到更远的参考平面，这轻微增加了局部电感。

综合效果：通过挖空，我们人为地减小了因焊盘变大而增加的寄生电容，并略微增加了电感。这一减一增，共同作用使得焊盘处的阻抗值得以提升，更接近于原始走线的目标阻抗，从而平滑了阻抗曲线，减小了阻抗突变。