Final Finishing for High Speed Data Communication
Shinsuke WADA · Journal of The Surface Finishing Society of Japan · 2021
はんだ接 合信頼性とワイヤーボンディング信頼性) と共に解説する。 2 ．伝送損失および表皮効果，各種金属の電気伝導率 について 高速通信の需要に伴い，多様な周波数帯域幅の使用が検討 されており，これまで使われていなかった高周波領域につい ても利用が望まれる。しかし信号の高周波数化に伴い伝送損 失の考慮が必要となってくる。伝送損失とは入力電力に対し ての出力電力の劣化の度合いのことであり，プリント基板に おける伝送損失は，めっき等の表面処理が関与する導体損失 と，基板材料である絶縁体の誘電損失を加えたものになる。 本稿では種々の最終表面処理工程が伝送損失に及ぼす影響に ついて議論するため，基板材料は同一，つまり誘電損失は一 定であるとし，導体損失の差を比較する。各種工程の伝送損 失は周波数に依存する表皮効果と構成皮膜の抵抗に起因する と考えられる 5) 。表皮効果とは周波数が高くなるほど導体最 表面を流れる電流の割合が相対的に高くなる現象のことで， 表面電流が 1/e(約 37%) に減少する深さが表皮深さと定義さ れている。表皮深さを d［μm］ ，周波数を f［Hz］ ，透磁率を μ［H/m］ ， 電気伝導率をσ［S/m］とすると次式で表される 7) ,8) 。 d＝ 1 ─── πfμ σ 算出した銅の表皮深さを表 1 に示す。銅の場合，表皮深さ は 10 GHz で約 0.7 μm，30 GHz で約 0.4 μm となり，高周波 数帯になればなるほど，電流は表面近傍のみで流れるため， 最表面に存在するめっき皮膜の影響が大きくなる。 また各種の最終表面処理工程でめっきされる皮膜の電気伝 導率を表 2 に示す。配線パターンに使用される Cu や最終表 面として選択される Ag や Au は伝導率が高いのに対して，