信号完整性之铜皮粗糙度

受到板厂工艺限制的影响，铜箔表面难免会存在不平整的现象，我们称这种现象叫做铜皮表面粗糙度，当然铜箔底部考虑到和板材的粘合度往往比表面要更粗糙。

而电流信号在铜箔上的传输受到集肤效应和临近效应的影响并不是均匀分布的，而衡量集肤效应的一个指标就是趋肤深度，其与材料和信号频率有关:

趋肤深度一般公式
可见相同材料趋肤深度与频率成反比，通常1MHZ频率的信号在铜箔上传输其趋肤深度为66um也就是2OZ左右，1GHZ趋肤深度为2.06um，3GHZ趋肤深度为1.2um,10GHZ为0.66um。

而通常铜箔表面的粗糙度在2um到5um左右，也就是说低于5GHZ的信号其受到铜箔表面不平整的影响不是很大，但是较高频率时(10GHZ以上)信号就会完全沿着粗糙的结构流动，这会增加信号的损耗，导致高频分量信号的畸变，进而影响信号完整性。

不同频率不同粗糙度对信号的影响
怎么解决这个问题哪？通常对于高频信号，需要用高速板材，这时候板厂通常也会对铜箔做特殊处理，比如常见的超低粗糙度铜皮及反转铜箔等，这两种处理会使铜箔表面粗糙度降到2um左右，当然如果对信号传输有更高的要求，则还有压延处理铜箔和极低粗糙度铜箔，其能使铜箔粗糙度降到1um左右。

做信号仿真时，如果考虑其结果的准确性，就需要把铜箔粗糙度这一项考虑进去，这就需要支持全波求解器仿真的软件，常见的ADS,Siwave(里面铜皮粗糙度的设置是个摆设)则是2.5D软件并不支持粗糙度处理。常见的处理粗糙度的求解模型有两种，分别为Hammerstad mode和Huray mode，第一种模型把铜皮表面当作一种锯齿状来处理，这种模型并不准确，但容易实现，只需知道粗糙度参数即可；后一种为雪球模型，这种更接近铜箔表面的真实情况，其结果也更准确，但要求较高需要知道雪球半径及雪球密度，这两个参数不好获取，通常雪球半径可设为0.5um,雪球密度根据粗糙度不同设为3到6。

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