隨著10G和25G+產品的大規模商用，對PCB插入損耗的監控是高速產品研發和量產過程中管控的重要指標。通過選用不同的PCB材料及PCB加工工藝，采用矢量網絡分析儀綜合分析了高速板材、銅箔類型、玻纖布類型、阻焊油墨、粗化藥水及表面處理工藝等對高速PCB插入損耗特性的影響強弱，可為高速PCB的選材和加工工藝設計等提供參考。

一，試驗方法

1.試驗材料及儀器
材料：低損耗覆銅板和半固化片，HTE、RTF和HVLP銅箔，低損耗阻焊油墨，低粗糙度藥水等。

測試儀器：阻抗和損耗采用矢量網絡分析儀測試（上升時間為22.3 ps，頻寬為20 GHz）。

2.試驗設計
試驗設計6層板，Top層、L3層和L5層為走線層，單端和差分信號線的阻抗分別設計為50 Ω和100 Ω，采用FD法測試插入損耗，TRL（Thru-Reflect-Line）方式進行校正。

試板分別選用不同的材料或加工工藝制作，從而評估材料或加工工藝等對PCB插入損耗的影響。

流程設計：開料→內層圖形→內AOI→棕化→層壓→鉆孔→等離子→沉銅→板鍍→鍍錫→背鉆→退錫→外層干膜→圖形電鍍→外層蝕刻→外AOI→阻焊→表面處理→阻抗測試→成型→測試→銑板→FQC

二，結果與討論

1.不同等級高速板材對高速PCB損耗性能的影響
高速產品對PCB有著高傳輸速率、低信號損耗的要求，而這些性能與PCB板材的介電常數和損耗因子密切相關。一般地，按損耗因子的高低，基板材料可分為（Df：0.015~0.020）、Mid,Loss（Df：0.010~0.015）、Low Loss（Df：0.0065~0.01）、Very Low Loss（Df：0.003~0.0065）、Ultra Low Loss（Df：＜0.003）五個等級。為分析不同等級高速材料對PCB插入損耗的影響，選取了業內使用較多的三支材料：X7、X8和X9，在相同的疊層和阻抗設計時，采用FD法測試不同頻率時的插入損耗值，對于差分帶狀線，8 GHz時X7、X8和X9材料的損耗分別為0.256 dB/cm、0.182 dB/cm和0.147 dB/cm，12.5 GHz時X7、X8和X9材料的損耗分別為0.342 dB/cm、0.256 dB/cm和0.202 dB/cm，在不同傳輸頻率下，X7材料比X8材料的插入損耗值大20%~28%，X8材料比X9材料的插入損耗值大18%~22%。因此，基板材料的選擇對PCB損耗性能影響極大。

2.玻纖類型對高速PCB損耗性能的影響
PCB基材是由樹脂、玻纖、銅箔、填料等組合而成，基材的介電常數和損耗因子與其組成息息相關。為滿足PCB高速信號傳輸需求，需降低基材的介電常數和損耗因子，因此，近年來不斷推出低損耗的樹脂材料，此外，玻纖廠商也致力于研發低介電常數、低損耗因子的玻纖布，如高速基板中已大量使用的NE-玻纖布（NE-glass）是PCB的低介電常數、低損耗因子的玻纖布。與E-glass相比，NE-glass介電常數和介質損耗大幅下降，其介電常數為4.4（1 MHz），損耗因子為0.0006（1 MHz）。

3.不同銅箔類型對高速PCB損耗性能的影響
隨著信號傳輸高速化和高頻化發展，趨膚效應對信號傳輸質量和信號完整性的影響越來越大，信號在導體中的傳輸厚度越來越薄，為減小信號傳輸損耗，高速PCB板材通常會搭配低粗糙度的銅箔。按粗糙度的不同，PCB常用的銅箔有低輪廓銅箔（HVLP銅箔）、反轉銅箔（RTF銅箔）和高延伸性銅箔（HTE銅箔）。

4.銅箔粗化處理對高速PCB損耗性能的影響
PCB制作線路時，通常會對銅面進行粗化處理，以增加干膜（或濕膜）與銅面的結合力。同時，壓合前為增加PP與銅箔的結合力，提高PCB的可靠性，也會對銅面進行粗化處理。其中，線路制作時常用的粗化工藝有磨板或化學微蝕等，壓合前粗化一般為棕化。隨著信號高速化發展，基材所用銅箔一般為低粗糙度銅箔（VLP、HVLP等），但傳統粗化工藝會使銅箔粗糙度增加，從而引起導體損耗增加。為改善PCB制程中粗化處理對損耗性能的影響，藥水商開發了專門用于改善PCB損耗性能的低粗糙度粗化藥水，以降低銅箔粗化處理后的粗糙度。

5.不同阻焊油墨對高速PCB損耗性能的影響
在高速PCB中使用的阻焊油墨的損耗因子比板材大得多，因此，對于高速PCB的外層線路，影響其信號傳輸損耗的因素除PCB的設計及材料的選擇外（板材、銅箔類型、玻纖類型等），阻焊油墨的選用也對外層線路損耗性能有著較大的影響。為改善高速PCB外層線路的信號傳輸性能，近年業內有研發推出低損耗的阻焊油墨。為分析常規油墨與低損耗油墨對外層傳輸線損耗的影響差異，采用低損耗板材制作差分微帶線，而后分別絲印兩種油墨并測試絲印前后線路損耗性能的變化。

6.表面工藝對高速PCB損耗的影響
眾所周知，裸銅本身的可焊性很好，但暴露在空氣后PCB表面的銅導體會迅速發生氧化，進而導致PCB性能的惡化，因此需要對銅面進行表面處理，以保證良好的可焊性及可靠性。但是，PCB進行表面處理后，阻焊開窗的微帶線損耗會發生變化，影響信號的傳輸性能。不同表面處理工藝的選用會對PCB導體損耗產生不同影響，對高速PCB而言，選擇表面處理工藝除考慮可焊性外，還應考慮其對信號損耗的影響。

除上述加工工藝對損耗有影響外，背鉆設計及殘樁控制等對PCB損耗也有一定的影響，通過背鉆減少過孔的殘樁長度，可以顯著減少信號反射對于損耗測試的干擾，改善內層線路的損耗性能。

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