Solder mask and high-speed signals: Dk/Df, full coverage versus opened windows
Solder mask is a dielectric with its own Dk and Df: it lowers the impedance of high-speed traces and raises loss. The article examines both effects and compares full coverage against opened windows, including how each route is accepted at inspection.
結論先行：高速板上的阻焊油墨不是"保護塗層"，而是一層有 Dk/Df 的介質。走線上方蓋著油墨，會與走線形成附加電容，把單端阻抗壓低幾個百分點、把插入損耗抬上去。所以阻焊必須在疊構評審階段就進入阻抗模型，而不是等打樣回來發現阻抗整體偏低才回頭查。
一、油墨的介電常數比板材高一個檔次
常見液態感光阻焊的 Dk 約 3.5~4.2、Df 約 0.02~0.03（1 GHz 級），而高速板材本體多為 Dk 3.0~3.6、Df 0.002~0.010。油墨厚度雖只有 15~25 μm（線頂），但緊貼走線，對阻抗的貢獻不能忽略。實踐中一個高頻出錯點：阻抗模型裡把油墨層按"空氣"或預設 Dk 處理，理論值與 TDR 實測就會差一截。
二、蓋線與開窗是兩條路線
- 蓋線（全覆油墨）：保護走線、抑制枝晶與 CAF、便於清洗；代價是阻抗要按油墨 Dk 建模，損耗上升。
- 開窗（露銅）：阻抗更易控、損耗更低；但要評估氧化、助焊殘留與清洗，以及客戶是否要求露銅測試點。
- 折中做法：關鍵差分對走線與阻抗測試區開窗，其餘區域蓋線；或直接選用低損耗高速阻焊（Dk 可降至約 3.2 級）。
三、厚度均勻性是隱藏變數
線頂油墨厚度與線寬/線距相關：走線越密，油墨堆積越厚，密集區與稀疏區厚度差可達數 μm，同一塊板上就會出現阻抗不一致。字元印刷、二次後烘同樣會改變油墨的固化程度與 Dk。因此阻抗測試板不能只放一組標準線寬，應在密集區與稀疏區各放 coupon，用實測值確認均勻性，而不是隻看疊構的理論計算。
四、詢價與驗收要寫死三件事
- 阻抗公差：常規 ±10%，高速鏈路建議收到 ±8%。
- 測試狀態：明確 coupon 是蓋線還是開窗狀態測得——狀態不同，數值沒有可比性。
- 材料口徑：指定油墨牌號或給出 Dk/Df 上限（如 Dk ≤ 3.5 @1 GHz），並要求隨附材料資料表。
線寬精度同樣決定阻抗能否守住：本站線寬控制能力為 ±8 μm，在 60/60 μm 級精細線路上，這個公差已佔線寬的十分之一量級，是阻抗分散的主要來源之一，需與疊構公差一起納入預算。
五、五條可執行建議
- 疊構階段納入油墨：Dk 取供貨商實測資料，不用軟體預設值。
- 高速差分對優先開窗 + 低損耗油墨，效能與製程性兼顧。
- 測試板密集/稀疏區都放 coupon，把均勻性問題在打樣階段暴露。
- 規格書寫清限值 + 測試狀態 + 方法，避免供需各測一個數。
- 後烘、字元、油墨換牌號屬變更，需重新驗證阻抗，不接受沉默切換。
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寄送 Gerber 與疊構要求，24 小時急件打樣通道可用。