Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

1 Inleiding

Printplaat (PCB) seinintegriteit was die afgelope jare ‘n warm onderwerp. Daar was baie binnelandse navorsingsverslae oor die ontleding van faktore wat PCB-seinintegriteit beïnvloed, maar die seinverliestoets Inleiding tot die huidige stand van die tegnologie is relatief skaars.

ipcb

Die bron van PCB-transmissielynseinverlies is die geleierverlies en diëlektriese verlies van die materiaal, en dit word ook beïnvloed deur faktore soos koperfoelieweerstand, koperfoeliegrofheid, stralingsverlies, impedansie-wanpassing en oorspraak. In die voorsieningsketting gebruik die aanvaardingsaanwysers van koperbeklede laminaat (CCL) vervaardigers en PCB express vervaardigers diëlektriese konstante en diëlektriese verlies; terwyl die aanwysers tussen PCB express vervaardigers en terminale gewoonlik impedansie en invoegverlies gebruik, soos getoon in Figuur 1.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

Vir hoëspoed-PCB-ontwerp en -gebruik, hoe om die seinverlies van PCB-transmissielyne vinnig en effektief te meet, is van groot belang vir die opstel van PCB-ontwerpparameters, simulasie-ontfouting en beheer van die produksieproses.

2. Huidige status van PCB invoeging verlies toets tegnologie

Die PCB-seinverliestoetsmetodes wat tans in die industrie gebruik word, word geklassifiseer uit die instrumente wat gebruik word, en kan in twee kategorieë verdeel word: gebaseer op die tyddomein of gebaseer op die frekwensiedomein. Die tyddomeintoetsinstrument is ‘n Time Domain Reflectometry (TDR) of ‘n tyddomeintransmissiemeter (TImeDomain Transmission, TDT); die frekwensiedomeintoetsinstrument is ‘n Vector Network Analyzer (VNA). In die IPC-TM650-toetsspesifikasie word vyf toetsmetodes aanbeveel vir PCB-seinverliestoetsing: frekwensiedomeinmetode, effektiewe bandwydtemetode, wortelpulsenergiemetode, kortpulsvoortplantingsmetode, enkel-einde TDR differensiële invoegingsverliesmetode.

2.1 Frekwensiedomeinmetode

Die frekwensiedomeinmetode gebruik hoofsaaklik ‘n vektornetwerkontleder om die S-parameters van die transmissielyn te meet, lees die invoegverlieswaarde direk en gebruik dan die pashelling van die gemiddelde invoegverlies in ‘n spesifieke frekwensiereeks (soos 1 GHz ~ 5 GHz) Meet die slaag/druip van die bord.

Die verskil in die metingsakkuraatheid van die frekwensiedomeinmetode kom hoofsaaklik van die kalibrasiemetode. Volgens die verskillende kalibrasiemetodes kan dit onderverdeel word in SLOT (Kort-lyn-oop-deur), Multi-Line TRL (deur-reflekteer-lyn) en Ecal (elektroniese kalibrasie) elektroniese kalibrasiemetodes.

SLOT word gewoonlik as ‘n standaard kalibrasiemetode beskou [5]. Die kalibrasiemodel het 12 foutparameters. Die kalibrasie akkuraatheid van die SLOT metode word bepaal deur die kalibrasie dele. Die hoë-presisie kalibrasie dele word verskaf deur die meet toerusting vervaardigers, maar die kalibrasie dele is duur, En oor die algemeen slegs geskik vir koaksiale omgewing, kalibrasie is tydrowend en neem meetkundig toe namate die aantal meetterminale toeneem.

Die Multi-Line TRL-metode word hoofsaaklik gebruik vir nie-koaksiale kalibrasiemeting [6]. Volgens die materiaal van die transmissielyn wat deur die gebruiker gebruik word en die toetsfrekwensie, word die TRL-kalibrasie-onderdele ontwerp en vervaardig, soos getoon in Figuur 2. Alhoewel Multi-Line TRL makliker is om te ontwerp en vervaardig as SLOT, is die kalibrasietyd van Multi-Line TRL metode neem ook meetkundig toe met die toename van die aantal meetterminale.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

Om die probleem van tydrowende kalibrasie op te los, het vervaardigers van meettoerusting die Ecal elektroniese kalibrasiemetode bekendgestel [7]. Ecal is ‘n transmissiestandaard. Die kalibrasie akkuraatheid word hoofsaaklik bepaal deur die oorspronklike kalibrasie dele. Terselfdertyd word die stabiliteit van die toetskabel en die duplisering van die toetstoestel getoets. Die interpolasie-algoritme van werkverrigting en toetsfrekwensie het ook ‘n impak op die toetsakkuraatheid. Gebruik gewoonlik die elektroniese kalibrasiestel om die verwysingsoppervlak tot aan die einde van die toetskabel te kalibreer, en gebruik dan die de-inbedmetode om die kabellengte van die armatuur te vergoed. Soos getoon in Figuur 3.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

Om die invoegverlies van die differensiële transmissielyn as voorbeeld te verkry, word die vergelyking van die drie kalibrasiemetodes in Tabel 1 getoon.

2.2 Effektiewe bandwydte metode

Effektiewe bandwydte (EBW) is ‘n kwalitatiewe meting van transmissielynverlies α in ‘n streng sin. Dit kan nie ‘n kwantitatiewe waarde van invoegingsverlies verskaf nie, maar dit verskaf ‘n parameter genaamd EBW. Die effektiewe bandwydte-metode is om ‘n stapsein met ‘n spesifieke stygtyd na die transmissielyn deur TDR te stuur, die maksimum helling van die stygtyd te meet nadat die TDR-instrument en die DUT verbind is, en dit as die verliesfaktor te bepaal, in MV /s. Meer presies, Wat dit bepaal, is ‘n relatiewe totale verliesfaktor, wat gebruik kan word om die veranderinge in die transmissielynverlies van oppervlak tot oppervlak of laag tot laag te identifiseer [8]. Aangesien die maksimum helling direk vanaf die instrument gemeet kan word, word die effektiewe bandwydtemetode dikwels gebruik vir massaproduksietoetsing van gedrukte stroombaanborde. Die skematiese diagram van die EBW-toets word in Figuur 4 getoon.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

2.3 Wortelpulsenergiemetode

Root ImPulse Energy (RIE) gebruik gewoonlik ‘n TDR-instrument om die TDR-golfvorms van die verwysingsverlieslyn en die toetstransmissielyn te verkry, en voer dan seinverwerking op die TDR-golfvorms uit. Die RIE-toetsproses word in Figuur 5 getoon:

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

2.4 Kort puls voortplantingsmetode

Die kort puls voortplanting metode (Short Pulse Propagation, na verwys as SPP) toetsbeginsel is om twee transmissielyne van verskillende lengtes, soos 30 mm en 100 mm, te meet en die parameter verswakkingskoëffisiënt en fase te onttrek deur die verskil tussen die twee te meet. transmissielyn lengtes. Konstant, soos getoon in Figuur 6. Die gebruik van hierdie metode kan die impak van verbindings, kabels, probes en ossilloskoop-akkuraatheid verminder. As hoëprestasie TDR-instrumente en IFN (Impulse Forming Network) gebruik word, kan die toetsfrekwensie so hoog as 40 GHz wees.

2.5 Enkel-einde TDR differensiële invoeging verlies metode

Enkelvoudige TDR tot differensiële invoegingsverlies (SET2DIL) verskil van die differensiële invoegingsverliestoets wat 4-poort VNA gebruik. Hierdie metode gebruik ‘n tweepoort TDR-instrument om die TDR-stapreaksie na die differensiële transmissielyn oor te dra. Die einde van die differensiële transmissielyn is verkort, soos getoon in Figuur 7. Die tipiese meetfrekwensiereeks van die SET2DIL-metode is 2 GHz ~ 12 GHz, en die metingsakkuraatheid word hoofsaaklik beïnvloed deur die inkonsekwente vertraging van die toetskabel en die impedansie-wanverhouding van die DUT. Die voordeel van die SET2DIL-metode is dat dit nie nodig is om ‘n duur 4-poort VNA en sy kalibrasie-onderdele te gebruik nie. Die lengte van die transmissielyn van die getoetsde deel is slegs die helfte van die VNA-metode. Die kalibrasiedeel het ‘n eenvoudige struktuur en die kalibrasietyd word aansienlik verminder. Dit is baie geskik vir PCB-vervaardiging. Bondeltoets, soos in Figuur 8 getoon.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

3 Toetstoerusting en toetsresultate

SET2DIL toetsbord, SPP toetsbord en Multi-Line TRL toetsbord is gemaak met behulp van CCL met diëlektriese konstante van 3.8, diëlektriese verlies van 0.008, en RTF koperfoelie; toetstoerusting was DSA8300 monsterneming ossilloskoop en E5071C vektor netwerk ontleder; differensiële invoegingsverlies van elke metode Die toetsresultate word in Tabel 2 getoon.

Ontleding van beïnvloedende faktore van seinintegriteit van PCB Printed Circuit Board

4 Gevolgtrekking

Hierdie artikel stel hoofsaaklik verskeie PCB transmissielyn seinverliesmetingsmetodes bekend wat tans in die bedryf gebruik word. As gevolg van die verskillende toetsmetodes wat gebruik word, is die gemete invoegverlieswaardes verskillend, en die toetsresultate kan nie direk horisontaal vergelyk word nie. Daarom moet die toepaslike seinverliestoetstegnologie gekies word volgens die voordele en beperkings van verskeie tegniese metodes, en gekombineer met hul eie behoeftes.