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表面处理工艺对宽带PCB损耗的影响
表面处理对PCB电路加工是非常必要的。它不仅能够为元件焊接提供光滑可焊的表面，同时也为PCB的铜导体提供了保护。在没有表面处理保护的情况下，暴露于环境中的PCB铜导体会迅速氧化和变坏，进而导致电路性能恶化。然而，PCB上增加的表面处理也意味着电路损耗会增加。不同表面处理工艺的选用会对PCB的导体损耗产生不同影响，特别是对宽带、高频电路更加明显。为更好理解表面处理对损耗性能的影响，基于不同电路材料和应用不同表面处理的情况下加工了多组传输线进行对比。
不管是否使用表面处理，PCB电路的损耗通常都会随着频率的升高而增大。电路设计者在诸如微带线、带状线或接地共面波导等各类微波传输线上测量的得到损耗主要来源于PCB上各类信号损耗的总和，其中包括导体损耗、介质损耗、辐射损耗和泄露损耗等，它们共同组成了插入损耗。电路的设计也会对损耗产生影响，传输线、电路结点和元件焊接点等的良好的阻抗匹配可减小信号的反射功率从而降低损耗。该反射功率也可测量电路的回波损耗得到。
铜是一种良导体，使用铜的传输线和缆线具有较低的插入损耗。但PCB介质层上的铜不能始终保持最为平整和光滑的表面，特别是为小型元件表贴器件如焊球矩阵封装(BGA)或表贴封装(SMT)等。表面处理工艺能够为小型元件的安装提供非常光滑的贴装表面，并能为阻止铜氧化提供长期的保护。某些表面处理还可有效保护多层电路中实现层间电连接的电镀通孔（PTHs）。但是，大部分PCB表面处理的使用也会产生一定的代价，不同程度的增加插入损耗。这主要取决于电路的工作频率和其他的一些因素，包括介质厚度、不同的传输线技术、电路的布线和表面处理对电路影响的方式。
大部分PCB表面处理的导电性都比PCB介质表面的铜薄差，特别在高频频段将比铜产生更多的损耗。银是一个例外，它是一种良导体但价格昂贵，作为表面处理通常是非常薄的一层。和频率相关主要是因为RF电流在导体中的传输方式和频率有关。由于趋肤效应，在低频段RF电流的传输占用导体的大部分；而在高频段，RF电流将沿着导体的表面传输，仅仅占用导体的外表面。在高频段由于电流仅占用导体的很少一部分从而导致导体损耗上升。表面处理对高频段PCB的插入损耗将产生更大的影响。
表面处理对的影响也依赖于传输线技术。例如，对于微带线，在导体边缘具有很高的电流密度，表面处理对导体损耗将产生重要影响。而对于接地共面波导电路，电流密度主要分布在地线-信号线-地线的四个边缘面，表面处理对导体损耗将产生更显著的影响。
表面处理的选用
对于高频电路有许多不同的表面处理工艺可供选择，包括化学镍金(ENIG)、有机保焊膜(OSP)、化学镀镍、化学镀钯、浸金(ENIPIG) 涂和防焊油墨等。例如，化学镍金ENIG就是在PCB铜导体表面先电镀镍后电镀金，使镍作为铜和金的中间层。金是非常好的良导体，但薄薄的一层金会在当元件焊接到PCB传输线或导线上时，被吸收到焊接点而消失。ENIG工艺使用的材料成本昂贵，但其符合RoHS标准并能为多层电路组装中的PTHs提供良好的保护而广泛使用。
有机保焊膜作为表面处理工艺是一种广受欢迎的绿色环保的无铅工艺，它能为元件的焊接提供极其光滑的安装表面。这种表面处理方法是通过化学浴法实现，成本低廉，但它不利于对PTH的保护。在评估表面处理工艺可靠性时也无法测量表面处理的厚度。此外，即使最佳环境下OSP的使用寿命可以延长，但OSP通常也是作为短暂的而非持久、最终的表面处理工艺。防焊油墨是在铜导线表面覆盖提供保护的聚合物材料，其可以防止非预期的焊锡连接和电路短接。
如何从和插入损耗的角度来比较不同种类的表面处理呢？在相同的PCB层压板上使用不同的表面处理加工了不同种类的传输线电路，通过测量和电脑仿真可以比较不同表面处理对插入损耗的影响。例如，基于罗杰斯公司高频电路板材RO4003C(TM)上设计加工了微带线和接地线，测量结果表明裸铜微带线的损耗明显低于使用ENIG表面处理的微带线。同时，测量结果也表明裸铜接地共面波导的损耗也明显低于使用ENIG的接地共面波导。
在不同厚度的(6.6, 10.0和 30.0 mil)罗杰斯RO4350B(TM)层压板上分别加工的传输线电路进行测试比较发现，电路总的插入损耗会随着厚度的增加而减小。对于较薄的电路导体损耗占主导地位。对于表面处理的评估，其主要增加了PCB的导体损耗。
在表面处理的评估测试和仿真过程中也使用了另一种电路材料进行设计加工微带线电路，即5mil厚、压延铜的罗杰斯RT/duroid(R) 6002电路板材料。在40GHz范围内测量发现使用ENIG的微带线电路的导体损耗比裸铜微带线电路的损耗明显更高。然而使用沉银的表面处理工艺的相同材料相同电路，即使测量频率上升到100GHz（使用差分测试方法），其微带线电路的导体损耗和裸铜微带线的导体损耗差别很小。OSP表面处理也有相似结果，即使在100GHz时其差别也非常小。对使用防焊油墨的比较，裸铜结构的微带线电路导体损耗比使用防焊油墨的微带线电路的导体损耗约低。
简言之，对于微带线和接地共面波导电路，使用裸铜结构是具有最低的导体损耗。然而加工稳定可靠的裸铜结构PCB是不实际的，使用PCB表面处理工艺则可以提供长期必要的保护。通过测量和仿真可以发现，不同PCB表面处理的影响是不同的，某些表面处理的损耗会比其他的低。通过高达110GHz范围内的高频PCB电路测量表明，电路导体损耗从低到高依次为裸铜结构、浸锡、ENIPIG、ENIG。
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【技术】微带线与接地共面波导的比较
在为某一电路设计选择最优时，高频电路设计者通常需考虑电路的性能变化、物理尺寸和功率高低。不同的选择会影响电路设计的最终性能，如使用或是（GCPW）。大部分设计者都了解高频和带状线的明显区别，但与传统有很多的不同。能为高频电路设计者的设计带来了许多好处和便利。选择不同电路时，了解不同对和电路的影响对设计是非常有帮助的。下图中可以看到两种电路的不同结构。
图1：同种结构对比图
我们可以看到：电路的结构是信号导体线加工在介质层的顶部，接地导体面在介质层的底部。而结构中，除了介质层底部有的接地平面外，在介质层顶部，增加了额外的两个地平面并使信号导体处于这两个地平面中，且相互间隔。通过金属填充过孔使顶部和底部的接地平面相连接实现了一致的接地性能。此外，为保证如接合处等电路不连续处的一致性，许多电路通过接地母线来实现两顶层接地导体间的电气连接。
两种的不同之处在于：中，顶层接地导体和信号导体之间的小间距可以实现电路的低阻抗，且通过调节该间距可以改变电路的阻抗。接地导体和信号导体的间距增大，阻抗也会增大。当的顶层接地导体和信号导体的间距增大时，接地导体对电路的影响会降低。当间距足够大时，电路就类似于电路了。
为什么某种传输线比其他有优势呢？很明显，相比于，结构简单，这更加便于加工和电脑建模。和带状线是微波波段最常用的，但在毫米波频段时，和带状线电路的损耗将增加。这使得这两种在30GHz及以上频段的工作效率降低。但则具有牢固的接地结构，在高频频段具备更低的损耗。这为毫米波频段甚至100GHz及以上频段的设计提供了潜在的优势和稳定性能。
在选择使用或时，在其中扮演怎样的角色呢？介电常数（Dk）和介电常数一致性等材料参数会影响传输线的电气性能。因电磁场在介电常数Dk的材料内部和外部都可以传播，其在电路结构中的传播方式不同从而影响电路材料的有效介电常数。对于顶层传输线和底层接地面的电路结构，它的电磁场主要分布在两金属平面之间的介电材料内部，且集中分布在信号导体边缘。因此电路的有效介电常数和的介电常数值是密切相关的，如罗杰斯公司的 ， 10GHz时其z（厚度）方向的介电常数工艺标准值为3.48，整个材料上的介电常数偏差保持在±0.05。
的有效介电常数将决定的电路结构的尺寸，如50欧姆特征阻抗。例如，基于电路材料的微带传输线，50欧姆特征阻抗条件下的电路宽度将基于该材料的介电常数值3.48。但对于使用该材料的，其有效介电常数会降低。因为电磁场将更多地分布于电路上方的空气中而不是PCB介电材料中，相比于，的有效介电常数将减小。和有效介电常数的差异还依赖于介质厚度和顶层地信号线-地之间的间距。
PCB加工因素对电路造成的影响小于对电路造成的影响。例如，PCB镀铜厚度差异对电路性能的影响很小，但会影响电路的性能。对于电路，较厚的PCB铜层厚度仅略微减小插入损耗和降低电路的有效介电常数。而对于电路，较厚的PCB铜层厚度将导致顶层地—信号线—地间电磁场的增加，这使得电路上方空气中的电磁场分布增加。空气中电磁场分布的增加导致使用较厚的PCB铜层厚度的电路的电路损耗和PCB的有效介电常数均明显降低。
可以发现：尽管在高频频段及毫米波频段有高的辐射损耗且难以实现高阶模抑制，仍可适用于微波频段带宽相对较窄的电路。且电路对PCB加工工艺和铜层厚度及厚度差异较不敏感。与此不同，在毫米波频段具有相对较低辐射损耗且能实现良好的高阶模抑制，这使得成为适用于30GHz及以上频段的候选。此外，电路对PCB加工工艺和偏差要求相对不十分苛刻，这使得适合于高频频段的量产与应用。
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PCB阻抗设计及叠层
第一章 阻抗计算工具及常用计算模型 8
1.0 阻抗计算工具 8
阻抗计算模型 8
1.11. 外层单端阻抗计算模型 8
1.12. 外层差分阻抗计算模型 9
1.13. 外层单端阻抗共面计算模型 9
1.14. 外层差分阻抗共面计算模型 10
1.15. 内层单端阻抗计算模型 10
1.16. 内层差分阻抗计算模型 11
1.17. 内层单端阻抗共面计算模型 11
1.18. 内层差分阻抗共面计算模型 12
1.19. 嵌入式单端阻抗计算模型 12
1.20. 嵌入式单端阻抗共面计算模型 13
1.21. 嵌入式差分阻抗计算模型 13
1.22. 嵌入式差分阻抗共面计算模型 14
第二章 双面板设计 15
2.0 双面板常见阻抗设计与叠层结构 15
2.1. 50 100 || 0.5mm 15
2.2. 50 || 100 || 0.6mm 15
2.3. 50 || 100 || 0.8mm 16
2.4. 50 || 100 || 1.6mm 16
2.5. 50 70 || 1.6mm 16
2.6. 50 || 0.9mm || Rogers Er=3.5 17
2.7. 50 || 0.9mm || Arlon Diclad 880 Er=2.2 17
第三章 四层板设计 18
3.0. 四层板叠层设计方案 18
3.1. 四层板常见阻抗设计与叠层结构 19
3.10. SGGS || 50 55 60 || 90 100 || 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm 2.0mm 19
3.11. SGGS || 50 55 60 || 90 100 || 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm 2.0mm 20
3.12. SGGS || 50 55 60 || 90 95 100 || 1.6mm 21
3.13. SGGS || 50 55 60 || 85 90 95 100 || 1.0mm 1.6mm 22
3.14. SGGS || 50 55 75 || 100 || 1.0mm 2.0mm 23
3.15. GSSG || 50 || 100 || 1.0mm 23
3.16. SGGS || 75 ||100 105 || 1.3mm 1.6mm 24
3.17. SGGS || 50 100 || 1.3mm 24
3.18. SGGS || 50 100 || 1.6mm 25
3.19. SGGS || 50
|| 1.6mm || 混压 25
3.20. SGGS || 50
|| 1.6mm || 混压 26
3.21. SGGS || 50 || 100 || 2.0mm 26
第四章 六层板设计 27
4.0. 六层板叠层设计方案 27
4.1. 六层板常见阻抗设计与叠层结构 28
4.10. SGSSGS || 50 55 || 90 100 || 1.0mm 28
4.11. SGSSGS || 50 || 90 100 || 1.0mm 29
4.12. SGSSGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 30
4.13. SGSGGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 31
4.14. SGSGGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 32
4.15. SGSSGS || 50 75 || 100 || 1.6mm 33
4.16. SGSSGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 34
4.17. SGSSGS || 50 || 100 ||
4.18. SGSSGS || 50 60 || 90 100 || 1.6mm 36
4.19. SGSSGS || 50 60 || 100 110 || 1.6mm 37
4.20. SGSSGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 38
4.21. SGSSGS || 65 75 || 100 || 1.6mm 39
4.22. SGSGGS || 50 55 || 85 90 100 || 1.6mm 40
4.23. SGSSGS || 50 55 || 90 100 || 1.6mm 41
4.24. SGSGGS || 50 55 || 90 100 || 1.6mm 42
4.25. SGSGGS || 50 || 90 100 || 1.6mm 43
4.26. SGGSGS || 50 60 || 90 100 || 1.6mm 44
4.27. SGSGGS || 37.5 50 || 100 || 2.0mm 45
4.28. SGSGGS ||
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微带线系列：浅谈微带线的损耗、EMC、共面波导
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作者：陈德恒&&一博科技高速先生团队队员
在平时，大家对微带线的印象可能是这样的：EMC难过、串扰大、损耗小、传输速度快、加工工序多••••在这里小陈将自己所知和盘托出，看能否为大家将微带线抽丝剥茧。
本文主要帮助大家解决以下几个问题：
问题1：哪些情况容易引起EMC？
问题2：FR4板材下微带线比带状线损耗并没有少太多，光口协议中微带线却比带状线能多1/3的长度，为什么？
问题3：为什么我们要做表面处理？
问题4：为什么安装在板侧的SMA连接结构需要走共面波导？
小编觉得本文还是很有价值，详细文章见附件下载
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多谢楼主分享~微带线问题在高速电子设计上确实是个很重要的要考虑到的点，要怎么去考虑，怎么去避免干扰，都是要做出一个好的设计必须去了解，学习和研究的。
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没有机会做高频板设计&&还是学习一下比较好
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学习了 谢谢分享
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