PCB Insertion loss 的改善

電路板一提到高頻高速材料，一般PCB人會直覺浮出High Tg/ Low Df  Dk /伺服器/基地台...字眼。第一時間想到是材料的因應，要找Loss低的板材材料/銅箔等。
      採用高頻的材料—低介電材料的設計使用，來降低訊號傳輸的絕緣損失；選用低粗糙度銅箔導體，以降低訊號傳輸的導體損失，這僅是PCB的一項選擇。但是，實際上常見狀況是當客戶跟你反映，訊號測試不佳，訊號損失過大時，此項材料選擇性就明顯變成雞肋了.....因為客戶打從產品或電路設計一開始，根本就不覺得他的產品需要用這些高端成本的材料，此時，你直接和他建議改變材料重新打樣，被同意的機會是幾近於零，常見是反過來上游客戶要求電路板廠想盡辦法用板廠的知識進行改善 Insertion loss 相關的提供建議。當然這不怪乎客戶，因為設計熟成度極高的系統商也是有各個層級的設計工程師，老手新手一堆的，更何況于電路設計熟成度不足的PCB上游，也就是牽涉到----人----的問題。

Insertion loss = 反射損失+材料特性損失(介質損失/導體損失)+輻射損失(基本上無天線設計產品本項可忽略)

Reflection Loss 說明:

Reflection Loss 
重點是訊號行進過程途徑特性阻抗的均勻性，例如同一個訊號網路線寬的變化，過孔的銅面積(孔環徑)差異性。

當訊號由cable進入線路後, 因為有阻抗不匹配的問題, 就會開始產生”反射損耗”, 訊號在線路行進遇到特性阻抗不均時(如上圖A,B,C,D不同線寬), 也會造成阻抗不匹配而產生反射損耗, 直到訊號輸出.

特性阻抗控制在PCB製作中除了該線路的特性阻抗平均值需控制的準以外，整段線路的特性阻抗均勻性也會是個重要的影響因子。

1. Trace width↑, Loss↓  在同樣的特性阻抗的條件,設計線寬愈粗,Loss減少

2. Surface roughness↑, Loss↑在同樣的特性阻抗的條件,銅面愈粗糙,Loss增加

(All cases are at the same impedance)

訊號愈高頻,集膚效應愈明顯,線路的寬度愈大,銅厚度愈厚,增加跑訊號有效面積,可降低訊號損失.

高頻領域,於高頻訊號層,基板使用銅皮,壓合使用銅皮種類是重點,RTF反轉銅箔甚至VLP 超低稜線銅箔是選項重點. 

高頻訊號損失和 Df  呈直接正比關係, 不管是基板材料或綠漆, 要正確評估選用. 

Via Stub effect 會嚴重產生訊號損失,就是為什麼有背鑽孔技術需求的原因,

基本改善Insertion loss設計建議,如上表總整.