Page 29 - 電路板季刊第88期

電路板季刊 2020.Q2 專業技術 27

由Eq. (1)可知，集膚深度將隨頻率上升而減薄。以銅導線為例，當頻率升高至約
10 GHz時，銅導線之集膚深度(δ)將小於1 µm (如圖3) [7]。換言之，在高頻傳輸時，
訊號主要傳輸的截面積將遠小於整個導線的截面積。一旦導線之粗糙表面在集膚深度
(δ)範圍內時，意謂著訊號是在不平整的表面進行傳遞。此時極容易造成訊號的駐波
(standing wave)與反射(reflection)等現象發生，導致訊號損失。因此，當集膚深度較
小時(例如：高頻操作)，導線的表面形貌(粗糙度，roughness)及材料特性(表面處理，
surface finish)將成為宰制訊號損耗的重要因子。

圖3.在不同傳輸頻率(f)下，傳輸訊號於銅導線之集膚深度(δ)。

(3)介入損耗(insertion loss)：在高頻高速傳輸時，訊號的傳播速度與衰減是兩個相當
重要的參數。訊號的傳播延遲取決於介電常數(ε r或Dk)的大小和傳輸線結構。由於
訊號傳播速度與介電常數開根號成反比，故使用低介電常數的基板材料可以減少訊
號的傳播延遲，並降低導線間的耦合電容值(coupling capacity)。訊號的整體損耗又
稱為介入損耗(insertion loss)，其主要源於(i)介電損耗(dielectric loss)與(ii)導體損耗
(conductor loss)：
(i)介電損耗(dielectric loss)：泛指訊號被基板介電材料影響所造成之損耗情形，並以
介電損耗因子(Df)表示[8]。其數值可透過散射參數(scattering parameters, i.e., S 11,

S 22, S 12, S 21)量測結合理論推導求得。因此使用具有低損耗的介質材料可以降低訊
號的衰減，以提高訊號完整性。若無法確切掌握此一材料參數，模擬出來的元件
高頻特性將與實際量測存在相當程度的落差。