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表面處理鍍層對(duì)RF PCB的性能影響
由于種種不同的原因，PCB需要進(jìn)行**終表面處理。這些原因中包括防止銅氧化、提高長(zhǎng)期可靠性、提升裝配效率等。無(wú)論理由是什么，**終表面處理都有可能會(huì)影響PCB的射頻性能。相當(dāng)值得注意的是，**終表面處理通常會(huì)增加插入損耗。對(duì)于一些PCB配置，表面處理會(huì)嚴(yán)重影響插入損耗，而其他配置受影響則程度較低。由于PCB結(jié)構(gòu)和/或電路設(shè)計(jì)各種可能出現(xiàn)的變化，**終表面處理或多或少會(huì)對(duì)插入損耗有影響。
除了銀以外，大多數(shù)表面處理鍍層的導(dǎo)電率都比銅低。普通的表面處理是化學(xué)鎳金（ENIG），由于鎳的導(dǎo)電率大約是銅的1/4，因此會(huì)導(dǎo)致插入損耗提高。除導(dǎo)電性問題外，鎳還具有鐵磁性，可能會(huì)由于磁場(chǎng)相互作用而進(jìn)一步提高損耗。
以一個(gè)簡(jiǎn)單的兩層銅箔微帶電路為例，大部分電場(chǎng)和高電流密度區(qū)域位于信號(hào)平面和接地平面之間。在這種配置中，許多人可能會(huì)認(rèn)為向銅上面添加金屬不會(huì)影響電氣性能，因?yàn)樾盘?hào)和接地平面之間的界面不會(huì)受到添加上去的金屬的影響。然而，如果在微帶傳輸線電路上進(jìn)行簡(jiǎn)單的電磁建模，就會(huì)看到在信號(hào)導(dǎo)體的邊緣處存在高電流密度，并且那里也是邊緣電場(chǎng)較多的位置。在信號(hào)導(dǎo)體的轉(zhuǎn)角處以及與基材表面的接合處，銅與**終表面處理的復(fù)合電導(dǎo)率會(huì)線路導(dǎo)體損耗出現(xiàn)差異。
導(dǎo)體損耗是插入損耗（電路的總RF損耗）的一個(gè)組成部分，而導(dǎo)體損耗提高將導(dǎo)致插入損耗提高。當(dāng)電路的物理長(zhǎng)度較短時(shí)，由于導(dǎo)體轉(zhuǎn)角處的**終表面處理所引起的額外損耗非常小。然而，這種轉(zhuǎn)角的效果會(huì)累積，并且，長(zhǎng)度更長(zhǎng)的相同設(shè)計(jì)的電路會(huì)由于**終表面處理而引入更高的插入損耗。
另一個(gè)考慮因素是電路的厚度，我們還是以簡(jiǎn)單的微帶線電路作為參考。較薄的電路相對(duì)較厚的電路，受到導(dǎo)體損耗的影響更大。**終表面處理會(huì)影響電路的導(dǎo)體損耗，對(duì)于受導(dǎo)體損耗影響非常小的厚電路，由于**終表面處理導(dǎo)致的導(dǎo)體損耗的變化不那么顯著。然而，更敏感的薄電路的導(dǎo)體損耗肯定會(huì)受到**終表面處理的影響，插入損耗變化也更加明顯。
此外還有與電路設(shè)計(jì)相關(guān)的問題。帶狀線電路的大部分場(chǎng)被限制在多層PCB主體內(nèi)，所以不會(huì)受到PCB外層的**終表面處理的顯著影響。如前所述，微帶線電路的插入損耗會(huì)受到**終表面處理的影響，其中，接地共面波導(dǎo)（GCPW）耗受到**終表面處理的影響較大，會(huì)有更高插入損耗。GCPW在地—信號(hào)—地面配置之間存在耦合場(chǎng)，而一般又位于電路的頂層銅層或信號(hào)層上。這些耦合場(chǎng)通常有四層**終表面處理，位于這些耦合導(dǎo)體的側(cè)壁之間。另外，如果GCPW是緊密耦合（在地—信號(hào)—地之間有一個(gè)小空間），那么由于**終表面處理導(dǎo)致的損耗將比松散耦合的GCPW電路更高。
**終表面處理對(duì)插入損耗的影響與頻率也有一定的相關(guān)性，主要原因是趨膚深度。RF電路的趨膚深度指的是RF電流流過導(dǎo)體的部分。在較高的頻率下，電流只通過較少的導(dǎo)體橫截面積，而在非常高的頻率下，只有導(dǎo)體的“皮膚”上有電流通過。我們還是用微帶線電路作為例子，在低頻率時(shí)，使用ENIG表面處理的電路的信號(hào)導(dǎo)體轉(zhuǎn)角部分的復(fù)合電導(dǎo)率由銅、鎳和金的導(dǎo)電率構(gòu)成。隨著頻率的增加，趨膚深度將減小，直到只有鎳和金通過射頻電流。此時(shí)，因?yàn)榫哂辛己脤?dǎo)電性的銅不再通過射頻電流，所以會(huì)導(dǎo)致復(fù)合電導(dǎo)率變差。當(dāng)頻率更高時(shí)，趨膚深度導(dǎo)致射頻電流主要通過金層，這是一個(gè)非常好的導(dǎo)體。然而，在這些非常高的頻率下，還會(huì)有其他的電路RF特性會(huì)改變，造成與**終表面處理無(wú)關(guān)的更多損耗。
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