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電路板季刊 2020.Q2 專業技術 33

(permeability, μ)、及相對於真空之磁導率(relative permeability, μ r)。由於目前有關Ni(P)
之導電率及磁導率資料仍十分匱乏，故底下皆以純鎳的電磁特性來進行評估[18–20]。

圖7(a)為輸入反射係數(S 11)之模擬結果。整體而言，S 11大致會小於-20 dB，亦即反
射訊號約小於1%。這也顯示模擬所得之S 21能充分代表訊號於傳輸線的損耗情形。我們
將S 21代入Eq. (4)即可得到不同表面處理之介入損耗與頻率的關係(圖7b)。圖7(b)顯示，
裸銅(未考量氧化情形)之介入損耗明顯比鍍上表面處理來得低。具體而言，在110 GHz
時，裸銅之介入損耗約2.8 dB/inch，鍍上ENEPIG及ENIG時則會增大至約5.5 dB/inch，
其餘表面處理則約4.2 dB/inch。換言之，當頻率到達110 GHz時，訊號於裸銅表面及
ENEPIG鍍層傳遞時，每英吋的損耗可能會差距近30%！ENEPIG表面處理之介入損耗
明顯最高，此一結果與文獻[9]相似。此外，藉由模擬亦可發現頻率越高，所產生的駐
波(standing wave)現象越為明顯，這也呼應了S 11隨頻率而上升的現象(圖7a)。

整體而言，含鎳(Ni)的表面處理(例如：ENEPIG及ENIG)其訊號損耗皆比其它案例
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要大。推測乃由於純鎳有較低的導電率(σ Cu ≈ 5.96×10 S/m; σ Ni ≈ 1.46 × 10 S/m)，且其
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–6
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磁導率比銅高出2個數量級(μ Cu ≈ 1.25×10 H/m; μ Ni ≈ 1.25×10 H/m)。故在高頻操作
下，較高的磁導率將使集膚深度大幅變小(Eq. 1)。較小的集膚深度結合較低的導電
率，將造成交流電阻(R ac)上升(Eq. 2)，而使導體損耗大幅增加。

圖7.ANSYS HFSS模擬在1–110 GHz傳輸頻率區間，微帶線上之各式銅表面處理的(a)輸
入反射係數(S 11)及(b)介入損耗(insertion loss) [12]。(本模擬係以純鎳之導電率及磁
導率來進行評估)

表3.銅與鎳的導電率(conductivity, σ)、磁導率(permeability, μ)、相對於真空之磁導
(relative permeability, μ r)、與電阻(resistivity) [18–20]。