表面處理對(duì)PCB電路加工是非常必要的。它不僅能夠?yàn)樵附犹峁┕饣珊傅谋砻妫瑫r(shí)也為PCB的銅導(dǎo)體提供了保護(hù)。在沒有表面處理保護(hù)的情況下，暴露于環(huán)境中的PCB銅導(dǎo)體會(huì)迅速氧化和變壞，進(jìn)而導(dǎo)致電路性能惡化。然而，PCB上增加的表面處理也意味著電路損耗會(huì)增加。不同表面處理工藝的選用會(huì)對(duì)PCB的導(dǎo)體損耗產(chǎn)生不同影響，特別是對(duì)寬帶、高頻電路更加明顯。為更好理解表面處理對(duì)損耗性能的影響，基于不同電路材料和應(yīng)用不同表面處理的情況下加工了多組傳輸線進(jìn)行對(duì)比。
不管是否使用表面處理，PCB電路的損耗通常都會(huì)隨著頻率的升高而增大。電路設(shè)計(jì)者在諸如微帶線、帶狀線或接地共面波導(dǎo)等各類微波傳輸線上測(cè)量的得到損耗主要來源于PCB上各類信號(hào)損耗的總和，其中包括導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗、輻射損耗和泄露損耗等，它們共同組成了插入損耗。電路的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)損耗產(chǎn)生影響，傳輸線、電路結(jié)點(diǎn)和元件焊接點(diǎn)等的良好的阻抗匹配可減小信號(hào)的反射功率從而降低損耗。該反射功率也可測(cè)量電路的回波損耗得到。
銅是一種良導(dǎo)體，使用銅的傳輸線和纜線具有較低的插入損耗。但PCB介質(zhì)層上的銅不能始終保持最為平整和光滑的表面，特別是為小型元件表貼器件如焊球矩陣封裝(BGA)或表貼封裝(SMT)等。表面處理工藝能夠?yàn)樾⌒驮陌惭b提供非常光滑的貼裝表面，并能為阻止銅氧化提供長(zhǎng)期的保護(hù)。某些表面處理還可有效保護(hù)多層電路中實(shí)現(xiàn)層間電連接的電鍍通孔（PTHs）。但是，大部分PCB表面處理的使用也會(huì)產(chǎn)生一定的代價(jià)，不同程度的增加插入損耗。這主要取決于電路的工作頻率和其他的一些因素，包括介質(zhì)厚度、不同的傳輸線技術(shù)、電路的布線和表面處理對(duì)電路影響的方式。
大部分PCB表面處理的導(dǎo)電性都比PCB介質(zhì)表面的銅薄差，特別在高頻頻段將比銅產(chǎn)生更多的損耗。銀是一個(gè)例外，它是一種良導(dǎo)體但價(jià)格昂貴，作為表面處理通常是非常薄的一層。PCB導(dǎo)體損耗和頻率相關(guān)主要是因?yàn)镽F電流在導(dǎo)體中的傳輸方式和頻率有關(guān)。由于趨膚效應(yīng)，在低頻段RF電流的傳輸占用導(dǎo)體的大部分；而在高頻段，RF電流將沿著導(dǎo)體的表面?zhèn)鬏?，僅僅占用導(dǎo)體的外表面。在高頻段由于電流僅占用導(dǎo)體的很少一部分從而導(dǎo)致導(dǎo)體損耗上升。表面處理對(duì)高頻段PCB的插入損耗將產(chǎn)生更大的影響。
表面處理對(duì)PCB插入損耗的影響也依賴于傳輸線技術(shù)。例如，對(duì)于微帶線，在導(dǎo)體邊緣具有很高的電流密度，表面處理對(duì)導(dǎo)體損耗將產(chǎn)生重要影響。而對(duì)于接地共面波導(dǎo)電路，電流密度主要分布在地線-信號(hào)線-地線的四個(gè)邊緣面，表面處理對(duì)導(dǎo)體損耗將產(chǎn)生更顯著的影響。

表面處理的選用

對(duì)于高頻電路有許多不同的表面處理工藝可供選擇，包括化學(xué)鎳金(ENIG)、有機(jī)保焊膜(OSP)、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍鈀、浸金(ENIPIG) 涂和防焊油墨等。例如，化學(xué)鎳金ENIG就是在PCB銅導(dǎo)體表面先電鍍鎳后電鍍金，使鎳作為銅和金的中間層。金是非常好的良導(dǎo)體，但薄薄的一層金會(huì)在當(dāng)元件焊接到PCB傳輸線或?qū)Ь€上時(shí)，被吸收到焊接點(diǎn)而消失。ENIG工藝使用的材料成本昂貴，但其符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)并能為多層電路組裝中的PTHs提供良好的保護(hù)而廣泛使用。

有機(jī)保焊膜作為表面處理工藝是一種廣受歡迎的綠色環(huán)保的無鉛工藝，它能為元件的焊接提供極其光滑的安裝表面。這種表面處理方法是通過化學(xué)浴法實(shí)現(xiàn)，成本低廉，但它不利于對(duì)PTH的保護(hù)。在評(píng)估表面處理工藝可靠性時(shí)也無法測(cè)量表面處理的厚度。此外，即使最佳環(huán)境下OSP的使用壽命可以延長(zhǎng)，但OSP通常也是作為短暫的而非持久、最終的表面處理工藝。防焊油墨是在銅導(dǎo)線表面覆蓋提供保護(hù)的聚合物材料，其可以防止非預(yù)期的焊錫連接和電路短接。

如何從PCB導(dǎo)體損耗和插入損耗的角度來比較不同種類的表面處理呢？在相同的PCB層壓板上使用不同的表面處理加工了不同種類的傳輸線電路，通過測(cè)量和電腦仿真可以比較不同表面處理對(duì)插入損耗的影響。例如，基于羅杰斯公司高頻電路板材RO4003C上設(shè)計(jì)加工了微帶線和接地共面波導(dǎo)傳輸線，測(cè)量結(jié)果表明裸銅微帶線的損耗明顯低于使用ENIG表面處理的微帶線。同時(shí)，測(cè)量結(jié)果也表明裸銅接地共面波導(dǎo)的損耗也明顯低于使用ENIG的接地共面波導(dǎo)。

在不同厚度的(6.6, 10.0和 30.0 mil)羅杰斯RO4350B層壓板上分別加工的傳輸線電路進(jìn)行測(cè)試比較發(fā)現(xiàn)，電路總的插入損耗會(huì)隨著厚度的增加而減小。對(duì)于較薄的電路導(dǎo)體損耗占主導(dǎo)地位。對(duì)于表面處理的評(píng)估，其主要增加了PCB的導(dǎo)體損耗。

在表面處理的評(píng)估測(cè)試和仿真過程中也使用了另一種電路材料進(jìn)行設(shè)計(jì)加工微帶線電路，即5mil厚、壓延銅的羅杰斯RT/duroid6002電路板材料。在40GHz范圍內(nèi)測(cè)量發(fā)現(xiàn)使用ENIG的微帶線電路的導(dǎo)體損耗比裸銅微帶線電路的損耗明顯更高。然而使用沉銀的表面處理工藝的相同材料相同電路，即使測(cè)量頻率上升到100GHz（使用差分測(cè)試方法），其微帶線電路的導(dǎo)體損耗和裸銅微帶線的導(dǎo)體損耗差別很小。OSP表面處理也有相似結(jié)果，即使在100GHz時(shí)其差別也非常小。對(duì)使用防焊油墨的比較，裸銅結(jié)構(gòu)的微帶線電路導(dǎo)體損耗比使用防焊油墨的微帶線電路的導(dǎo)體損耗約低。

簡(jiǎn)言之，對(duì)于微帶線和接地共面波導(dǎo)電路，使用裸銅結(jié)構(gòu)是具有最低的導(dǎo)體損耗。然而加工穩(wěn)定可靠的裸銅結(jié)構(gòu)PCB是不實(shí)際的，使用PCB表面處理工藝則可以提供長(zhǎng)期必要的保護(hù)。通過測(cè)量和仿真可以發(fā)現(xiàn)，不同PCB表面處理的影響是不同的，某些表面處理的損耗會(huì)比其他的低。通過高達(dá)110GHz范圍內(nèi)的高頻PCB電路測(cè)量表明，電路導(dǎo)體損耗從低到高依次為裸銅結(jié)構(gòu)、浸錫、ENIPIG、ENIG。