在设计射频/微波电路的时候需要一些印刷电路板（PCB）质量的知识，尤其是在为某一特定应用选择PCB 材料的时候。现代的CAE仿真工具可以用材料参数比如相对介电常数来进行计算从而预测在不同PCB材料上电路的电性能。但是在设计过程中经常被忽略的一个PCB材料参数就是导体表面的粗糙度。在过去，导体的表面经常是被假定为非常光滑的。当它们不是的时候会发生什么呢？

 导体表面的粗糙程度对PCB 性能的影响大家早已有所耳闻了。事实上，S.P.Morgan在1949的报告已经详细介绍了PCB导体表面方形及三角形锯齿带来的影响。这些锯齿造成了额外的导体损耗，在最坏的情况下可以达到两倍之多。原因是电磁波大部分是沿着导体的表面传输的，比如说铜皮信号线，凹凸不平的表面大大大地延长了电磁波传输的路程。类似的，导体表面的粗糙度延长了信号传输的平均路程，从而导致了额外的损耗。基本上，导体表面的粗糙程度越高，趋肤效应带来的电阻也就越大。在一个有电磁波传播的导体中，趋肤效应是电磁波的电流分布相对于集中在导体内部反而更加趋向于集中在导体表面。

 大家都知道，商用的CAE工具，比如说电磁波仿真器，在计算高频微带线的损耗的时候，传统地依靠“摩根关联”来体现导体表面粗糙程度带来的影响。计算通常是包含了一个表面粗糙程度的修正因子K_r ，这是一个基于光滑表面和粗糙表面的比值的数字因子。在很多情况下，这些计算是非常好的而且能够和测量得到的导体损耗的结果非常吻合。但也会有电脑预测和实际测量不能很好吻合的案例。这些误差在设计阶段的代价是很高的，很可能造成额外的设计反复来达到想要的性能参数。误差和延误是可以避免的，只要小心选择合适的导体表面粗糙度的PCB层压板就可以了。

 大多数的PCB基材都会压合几种形式的铜箔导体，包括压延铜（RA），电解铜（ED），或者反转铜（RT）。就像字面意思一样，RA铜箔是通过辊轧机搌铜块搌出来的。连续的通过辊轴辗压可以得到厚度一致性很好的薄的铜箔。ED铜是将硫酸铜溶液里的铜电解到慢慢滚动的抛光不锈钢的滚筒上。与抛光不锈钢滚筒直接接触那一面铜的表面粗糙度和RA铜箔的相似。但是和溶液直接接触那一面铜会粗糙的多。RT铜箔是通过在过程中在溶液这一面生产出低粗糙度的铜箔，然后将滚筒一面与基材压合形成的。

 由于铜箔必须粘结到不同的介质材料上，比如FR-4和聚四氟乙烯（PTFE）基材，因此要经过处理来增加结合力。当然，一个表面非常光滑的铜箔并不是和基材紧密结合的最理想的选择。通过RA以及ED工艺得到的没有处理过的铜箔的表面看似覆盖着一层“牙齿”。这些锯齿状的边缘对于在铜箔和介质材料之间形成强劲的结合力是非常理想的。同样的表面形态在作为传输线的时候又变得不那么理想了。但是如果用像镜子一样的表面处理工艺形成的完美的光滑铜箔表面会导致铜箔和基材的结合力下降。问题的解决方案关键在于取得一个表面构成的平衡点，一方面可以能够生产出低损耗的导体，另一方面又可以保持铜箔于介质材料之间良好的结合力。

 商用PCB材料供应商比如罗杰斯公司可以生产很多不同铜箔粗糙度的层压板，因为我们有不同等级的铜箔处理工艺。例如，有标准铜箔粗糙度的PCB材料，可以提供出色的铜箔与介质材料的结合力。同时也有铜箔粗糙度很低的层压板，其铜箔导体表面更加光滑可以提高蚀刻的清晰度。这也可以降低导体损耗。

 罗杰斯公司的RO4000® LoPro™层压板就是结合了低粗糙度、反转处理铜箔的材料的一个例子。这些材料包括RO4003C™ 以及RO4350B™层压板对于高性能数字和模拟电路是非常理想的。材料可以按照不同的介质厚度，板的尺寸以及0.5或者1oz低粗糙度反转处理ED铜箔等不同的选择来提供。RO4003C层压板在10GHz条件下测得的Z轴方向的介电常数和介质损耗分别是3.38和0.0027，而RO4350B层压板的分别为3.48以及0.0037。两款材料都可以支持高密度电路的设计，而且保证低的插入损耗，低的无源互调值（PIM），以及出色的信号完整性。

 这些材料可以帮助克服导体表面粗糙度的影响，但是想要选择一款最小表面粗糙度影响的PCB材料不是一件容易的事。基本上，在选择最小表面粗糙度影响的PCB材料的时候，在高频情况下，覆有低粗糙度铜箔的PCB材料会比覆有高粗糙度铜箔的材料表现出更小的导体损耗。

  这一系列博文后续的几篇将会继续深入研究PCB导体表面粗糙度的影响，包括传导和相移的影响。同时我们也会给出更加详细的关于导体表面粗糙度的多种测量方法以及如何在电脑上模拟这些导体的电性能的影响。如果您对于PCB导体表面粗糙度的影响有兴趣的话，请上罗杰斯官网http://www.rogerscorp.com/acm/articles.aspx下载免费的文章“在薄介质的高频传输线中导体表面粗糙度对于插入损耗，相位常数以及色散的影响”。

 你有设计或者加工方面的问题吗？John Coonrod 和 Joe Davis可以提供帮助。今天就登陆罗杰斯技术支持中心向工程师提问吧。