PCB棕化工艺不同，高速信号损耗差老远了！

高速先生成员--黄刚说起影响高速信号损耗的因素，大家绝对首先想到板材的性能，也就是我们简称的板材DF值，它会直接影响我们的介质损耗，然后就是PCB走线的线宽，因为导体损耗就有它的贡献。当然除了线宽本身影响导体损耗之外，剩下的一部分影响因素就是铜箔的粗糙度了。嗯，铜箔粗糙度，今天的文章主要围绕着它了。当然，大伙当然知道粗糙度越大的铜箔类型，损耗就越大了。比如下图的STD铜箔，RTF铜箔和HVLP铜箔这三者进行对比的话，那肯定是HVLP铜箔的粗糙度最小，损耗最好啦！https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/5492927c056e4673b50e0106214707f6~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=JpAaQQgXDH9GlU9VEJ%2FUArMknmI%3D

没毛病，肯定没毛病，从信号性能的角度来说，HVLP铜箔肯定是最佳的选择。但是如果同样的问题去问PCB板厂的同事，从加工的角度来选择，板厂更愿意加工STD铜箔哦。为啥呢，这就要从PCB加工流程中的压合这一步开始说起了。https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/d68ddd5a010046bb81c2590c2ba27f4c~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=BxJLFw6MiKTM6moE%2BjjIuo1ZMfQ%3D

压合，就是把每一层的core和pp片叠好之后，用高温高压的压合机压合成多层电路板。我们知道，在压合的过程中，其实就是把pp片进行高温融化后，PP里面的胶水（树脂）流动去填满铜箔的空隙，然后固化后就完成了压合这一步了。在这一步中，板厂最怕的就是胶水流动时有空隙没填到，导致铜箔和胶水没完全粘合好，这样就会增加分层爆板的风险，另外在焊接器件时也容易出现焊盘脱落等报废问题。https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/b5e5b79f326b496db2b871e59e5b2c01~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=mnWvd7q352KKKufKVc%2FMWsiDf3Y%3D

矛盾的是，粗糙度越小的铜箔，例如上面的比较好的HVLP铜箔，在压合时和胶水的粘合力就越差，压合报废的风险就越大。所以板厂的同事们要怎么去减小风险呢，那就终于要引出我们今天讲的主题了---棕化。PCB 棕化核心目标是提升内层铜面与半固化片的结合力，保障层压可靠性。那棕化这道PCB工艺到底做了啥呢？其实就做两件事情，首先是给铜面凿出密密麻麻的小坑小洞，也就是把光滑的铜面人为先变粗糙一点，然后在铜面上镀一层粘性极强的化学膜，示意图就是下面那样了：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/c2517454e0404496946c052492b58267~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=u8bLyH%2F3KZU%2F9%2BBKVSvBJYZb48w%3D

目的就是通过这两道工序增加铜箔和胶水的粘合力，这样就能有效增加压合的成功率了！https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/005e9dc8ffa7401ba1ae6592c679219d~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=xKYk7socOdDFIfoxPl43wviOlBo%3D

所以就很矛盾啊，铜箔光滑信号损耗小，但是加工难。反过来铜箔粗糙加工是轻松了，但是信号性能又差了。那怎么办呢？在高速信号还没流行之前的传统棕化工艺是不行了，板厂只能不断去研究更好的棕化工艺，尽量在铜箔光滑不变粗糙的同时又保证压合的可靠性。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/d6365eaffdb54d59967da197ca112e45~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=LxLAHWrW9HKr2vmiL1fHyJva%2F7c%3D

说了半天，全在说概念，难道这篇文章没一点干货？nonono，这不是Chris的风格，必须高低整一点！最近不是AI服务器，光模块盛行嘛，速率都走到224G了。Chris刚好配合合作的板材厂商在我们自己的板厂投了一块M9板材的测试板！嗯，大家没听过，是M9，就是M8的下一代更高速的板材！然后Chris做了一件可能很多人都不会去做的事情，那就是用我们公司的两种性能不同的棕化工艺分别去加工，看看高速信号性能的差异！在这里就先不具体展开到底用了什么名字什么简称的棕化工艺了，就简单称为一种叫普通棕化工艺，一种叫低损耗棕化工艺吧。其实做这个事情，Chris是顶着很大压力的，毕竟M9的板材老贵老贵了，标配的铜箔都去到了HVLP4了，也就是第四代的HVLP铜箔，还要玩普通工艺那么没意义的事情？心里不断想着，这个研究也挺有意义，那就搞吧。Chris找了个内层的走线，像下面展示的，L6层走线设计一些损耗线，让我们自己的板厂用两种棕化工艺分别制板。https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/9c16c4335b2141169ad776b54801ff63~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=BfI2lKIyjclY4muT0xtIXxVO790%3D

M9的铜箔肯定是好铜箔，Chris想看看的其实就是不同等级的棕化工艺对表面特光滑的HVLP4铜箔的伤害有多大。M9这个板子在我们板厂制板其实也没多久，印象中就2-3周的样子吧，因为还有很多特殊工艺，例如多阶的HDI和背钻等等，另外再补充一句，M9的PP片的成分构成和之前的板材有挺大的不同，加工起来也相对比较难一点哈。回板之后迫不及待的进行测试，的确发现普通的棕化工艺和低损耗的棕化工艺对损耗的影响差异还是挺明显了。在高频的时候差距慢慢拉大，普通棕化比低损耗棕化损耗要增加15%以上，都差不多相当于低了半代产品了！https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/ff69c443b43d45dca16b4f1e8fc0f90d~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2026042117244191C338F98253945B62AC&x-expires=2147483647&x-signature=VTuQwDSvbOp8qf3V6ES7zD4%2FOJY%3D

所以嘛，哪怕是有好的板材和好的铜箔，加工能力不行一样降级很多。所以影响PCB信号损耗的因素真的是有很多，除了大家想到的理论上的因素之外，很多看起来应该没啥影响的加工因素也影响很大，尤其是到了更好的板材之后，PCB加工的因素动不动把你M9性能变成M8，M8变M6了，这样就真的得不偿失了哈！问题：铜箔表面粗糙度到底是怎么样影响传输线损耗的？