高速先生成员--黄刚

本来以为从事PCB行业是一件很纯粹很简单的事情，没想到就跟语文背书一样，有各种各样的效应和原理要去记。前段时间Chris刚研究完绿油的，本来想回归下老本行，写点偏设计技术类的文章，但是没想到群众的反响如此的热烈，强烈的要求高速先生继续讲点加工和信号相关的东西。Chris这下真的是翻箱倒柜才终于又找到了今天的这篇文章的素材，满足大家的要求，讲下今天的主脚---贾凡尼效应。

要不先说下这段历史？在大概1780年前后，意大利有一位科学家，名字刚好就叫贾凡尼，他在一次在解剖青蛙发现了一个神奇的现象：他用两种不同金属（如铜 + 铁）同时触碰蛙腿神经与肌肉，蛙腿居然会剧烈抽搐。当时他认为是动物体内自带“动物电”导致的。后来，不同的科学家都继续探究这个现象的原因，总算达成了一致，认为是两种不同金属 + 电解质（体液）形成的原电池产生的电流经过青蛙的体内导致它的抽搐。Anyway，人们为了纪念贾凡尼的开创性发现，便将这类化学作用产生电流的现象命名为 Galvanism，也就是贾凡尼现象/效应了。

那在PCB加工这个领域内，难道也能看到电路板抽搐？这倒也没那么雷同哈。在PCB领域中，如果两种电极电位不同的金属（如 Cu、Ni、Au、Sn、Ag）在电解质（水汽、残留药液、盐雾）中相互导通，形成微型原电池，就会导致电位为负（更活泼）的金属被加速腐蚀溶解，而电位为正（更惰性）的金属被保护。

一句话简单的解释，那就是两种不同金属的表面处理工艺的交界，容易出现断裂的情况！

那么在我们的实际应用中，在表层会存在两种不同的金属吗？你还别说，还真的会！大家都知道这几年高速先生自己做夹具吧，在光模块这一类的夹具中，就能和贾凡尼效应联系在一起了。例如下面的这个case，由于上边的金手指区域需要经常插拔，为了更坚固，就会采用电镀硬金的处理方式。而下面的表层走线为了更低的损耗要求，会采用沉银的表面处理，这不就是妥妥的贾凡尼效应产生条件了嘛。因此在下图黄色区域的金属交界处就存在蚀断风险。

那怎么搞？设计就是要这样设计的啊，板厂就不能想点办法改善下？当然也不是不行，改善贾凡尼效应的办法其实原理也很简单，那就是别让两种金属挨在一起呗。但是我就是要金手指镀金，走线沉银啊，怎么能不在一起呢？

只要思想不滑坡，方法总比困难多，例如下图这样：在镀金和沉银的交界处用油墨把两种金属隔开！

Good！真是个好方法，一般来说，板厂会把金属交界处用大概15mil以上的油墨把两种金属隔开，这样经过大量的测试发现，的确就不怎么会存在贾凡尼效应的影响了，加工可靠性就非常的Strong！

这篇文章不会这样就完了吧？不是说好了讲一下加工和信号质量之间的关系吗？怎么只有加工没有信号啊。还是回到上面那个案例，如果板厂为了规避贾凡尼效应而在中间15-20mil的交界位置铺上油墨的话，就好像下面这个简单的模型一样了。

两边都是走线，上面是开窗的，中间在金属交界处铺上油墨做隔离。这个油墨在我们投板的gerber里本身是没有的，只是工厂为了避免贾凡尼效应才加的，这样会有什么问题呢？相信大家都应该很容易想到，gerber文件走线是金属开窗的，线宽当然是一样的，只是突然在加工时有局部的15-20mil多了油墨铺在上面，就会导致这个交界位置的阻抗就变了。

可以看到，本来是理想的100欧姆传输线阻抗，加上油墨的位置阻抗就会下降5到6欧姆左右，也会导致本来理想的回波损耗打了个不小的折扣，虽然不足以导致信号fail，但是总归少了一大把裕量，心里不开心！

好一个贾凡尼效应，老是在关键的时候给我们“恶心”一下，都不让人好好的设计高速信号了！但是冷静下想想，本身这个效应是几百年前就有的原理性问题，而PCB加工也就最近几十年才流行，又还真的不能怪它啥的，只能说我们现在的设计要去适应它，不能规避的时候就只能尽量减小它的影响咯。。。

问题：要是你遇到这样的贾凡尼效应的设计，你能有什么办法把这对差分线的信号质量做得更好呢？

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