PCB প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডের সিগন্যাল ইন্টিগ্রিটির প্রভাবক ফ্যাক্টর বিশ্লেষণ

1 ভূমিকা

মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড (PCB) সংকেত অখণ্ডতা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে একটি আলোচিত বিষয় হয়েছে। PCB সিগন্যালের অখণ্ডতাকে প্রভাবিত করে এমন কারণগুলির বিশ্লেষণের উপর অনেক দেশীয় গবেষণা প্রতিবেদন রয়েছে, কিন্তু সংকেত ক্ষতি পরীক্ষা প্রযুক্তির বর্তমান অবস্থার সাথে পরিচিতি তুলনামূলকভাবে বিরল।

PCB ট্রান্সমিশন লাইন সিগন্যাল লসের উৎস হল কন্ডাকটর লস এবং উপাদানের ডাইলেক্ট্রিক ক্ষয়, এবং এটি কপার ফয়েল রেজিস্ট্যান্স, কপার ফয়েল রুক্ষতা, রেডিয়েশন লস, ইম্পিড্যান্স অমিল এবং ক্রসস্ট্যাকের মতো কারণগুলির দ্বারাও প্রভাবিত হয়। সাপ্লাই চেইনে, কপার ক্ল্যাড ল্যামিনেট (CCL) নির্মাতাদের গ্রহণযোগ্যতা সূচক এবং PCB এক্সপ্রেস নির্মাতারা অস্তরক ধ্রুবক এবং অস্তরক ক্ষতি ব্যবহার করে; যখন পিসিবি এক্সপ্রেস নির্মাতারা এবং টার্মিনালগুলির মধ্যে সূচকগুলি সাধারণত প্রতিবন্ধকতা এবং সন্নিবেশ ক্ষতি ব্যবহার করে, যেমন চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে।

PCB প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডের সিগন্যাল ইন্টিগ্রিটির প্রভাবক ফ্যাক্টর বিশ্লেষণ

উচ্চ-গতির PCB ডিজাইন এবং ব্যবহারের জন্য, PCB ট্রান্সমিশন লাইনের সংকেত ক্ষতি কিভাবে দ্রুত এবং কার্যকরভাবে পরিমাপ করা যায় তা PCB ডিজাইন প্যারামিটার, সিমুলেশন ডিবাগিং এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।

2. PCB সন্নিবেশ ক্ষতি টেস্টিং প্রযুক্তির বর্তমান অবস্থা

বর্তমানে শিল্পে ব্যবহৃত PCB সংকেত ক্ষতি পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি ব্যবহৃত যন্ত্রগুলি থেকে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, এবং দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে: সময় ডোমেনের উপর ভিত্তি করে বা ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনের উপর ভিত্তি করে। টাইম ডোমেন পরীক্ষার উপকরণ হল একটি টাইম ডোমেন রিফ্লেক্টোমেট্রি (TDR) বা একটি টাইম ডোমেন ট্রান্সমিশন মিটার (TImeDomain Transmission, TDT); ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন পরীক্ষার যন্ত্রটি একটি ভেক্টর নেটওয়ার্ক বিশ্লেষক (ভিএনএ)। IPC-TM650 পরীক্ষার স্পেসিফিকেশনে, PCB সংকেত ক্ষতি পরীক্ষার জন্য পাঁচটি পরীক্ষার পদ্ধতি সুপারিশ করা হয়েছে: ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন পদ্ধতি, কার্যকর ব্যান্ডউইথ পদ্ধতি, রুট পালস শক্তি পদ্ধতি, শর্ট পালস প্রচার পদ্ধতি, একক-এন্ডেড TDR ডিফারেনশিয়াল ইনসার্টেশন লস পদ্ধতি।

2.1 ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন পদ্ধতি

ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন পদ্ধতিটি প্রধানত ট্রান্সমিশন লাইনের এস-প্যারামিটারগুলি পরিমাপ করতে একটি ভেক্টর নেটওয়ার্ক বিশ্লেষক ব্যবহার করে, সরাসরি সন্নিবেশ ক্ষতির মান পড়ে এবং তারপর একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে (যেমন 1 GHz ~) গড় সন্নিবেশ ক্ষতির ফিটিং ঢাল ব্যবহার করে 5 GHz) বোর্ডের পাস/ফেল পরিমাপ করুন।

ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন পদ্ধতির পরিমাপের নির্ভুলতার পার্থক্য প্রধানত ক্রমাঙ্কন পদ্ধতি থেকে আসে। বিভিন্ন ক্রমাঙ্কন পদ্ধতি অনুসারে, এটিকে স্লট (শর্ট-লাইন-ওপেন-থ্রু), মাল্টি-লাইন টিআরএল (থ্রু-রিফ্লেক্ট-লাইন) এবং ইকাল (ইলেক্ট্রনিক ক্যালিব্রেশন) ইলেকট্রনিক ক্রমাঙ্কন পদ্ধতিতে বিভক্ত করা যেতে পারে।

স্লটকে সাধারণত একটি আদর্শ ক্রমাঙ্কন পদ্ধতি হিসাবে বিবেচনা করা হয় [5]। ক্রমাঙ্কন মডেলটিতে 12টি ত্রুটি পরামিতি রয়েছে। স্লট পদ্ধতির ক্রমাঙ্কন নির্ভুলতা ক্রমাঙ্কন অংশ দ্বারা নির্ধারিত হয়। উচ্চ-নির্ভুলতা ক্রমাঙ্কন অংশগুলি পরিমাপের সরঞ্জাম প্রস্তুতকারকদের দ্বারা সরবরাহ করা হয়, তবে ক্রমাঙ্কন অংশগুলি ব্যয়বহুল , এবং সাধারণত শুধুমাত্র সমাক্ষীয় পরিবেশের জন্য উপযুক্ত, ক্রমাঙ্কন সময়সাপেক্ষ এবং পরিমাপ টার্মিনালের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে জ্যামিতিকভাবে বৃদ্ধি পায়।

মাল্টি-লাইন টিআরএল পদ্ধতিটি প্রধানত অ-অক্ষীয় ক্রমাঙ্কন পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয় [6]। ব্যবহারকারীর দ্বারা ব্যবহৃত ট্রান্সমিশন লাইনের উপাদান এবং পরীক্ষার ফ্রিকোয়েন্সি অনুসারে, TRL ক্রমাঙ্কন অংশগুলি ডিজাইন এবং উত্পাদিত হয়, যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। যদিও মাল্টি-লাইন TRL স্লট-এর তুলনায় ডিজাইন এবং তৈরি করা সহজ, তবে ক্রমাঙ্কন সময় মাল্টি-লাইন TRL পদ্ধতিটি পরিমাপ টার্মিনালের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে জ্যামিতিকভাবেও বৃদ্ধি পায়।

সময়-সাপেক্ষ ক্রমাঙ্কনের সমস্যা সমাধানের জন্য, পরিমাপ সরঞ্জাম নির্মাতারা Ecal ইলেকট্রনিক ক্রমাঙ্কন পদ্ধতি চালু করেছে [7]। Ecal হল একটি ট্রান্সমিশন স্ট্যান্ডার্ড। ক্রমাঙ্কন নির্ভুলতা প্রধানত মূল ক্রমাঙ্কন অংশ দ্বারা নির্ধারিত হয়. একই সময়ে, পরীক্ষার তারের স্থায়িত্ব এবং পরীক্ষার ফিক্সচার ডিভাইসের সদৃশতা পরীক্ষা করা হয়। পারফরম্যান্স এবং পরীক্ষার ফ্রিকোয়েন্সির ইন্টারপোলেশন অ্যালগরিদমও পরীক্ষার নির্ভুলতার উপর প্রভাব ফেলে। সাধারণত, পরীক্ষার তারের শেষ পর্যন্ত রেফারেন্স সারফেস ক্যালিব্রেট করতে ইলেকট্রনিক ক্রমাঙ্কন কিট ব্যবহার করুন এবং তারপর ফিক্সচারের তারের দৈর্ঘ্যের ক্ষতিপূরণ দিতে ডি-এমবেডিং পদ্ধতি ব্যবহার করুন। চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে।

একটি উদাহরণ হিসাবে ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সমিশন লাইনের সন্নিবেশ ক্ষতি পেতে, তিনটি ক্রমাঙ্কন পদ্ধতির তুলনা সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে।

2.2 কার্যকর ব্যান্ডউইথ পদ্ধতি

কার্যকরী ব্যান্ডউইথ (EBW) একটি কঠোর অর্থে ট্রান্সমিশন লাইন লস α এর একটি গুণগত পরিমাপ। এটি সন্নিবেশ ক্ষতির একটি পরিমাণগত মান প্রদান করতে পারে না, তবে এটি EBW নামক একটি প্যারামিটার প্রদান করে। কার্যকর ব্যান্ডউইথ পদ্ধতি হল TDR এর মাধ্যমে ট্রান্সমিশন লাইনে একটি নির্দিষ্ট উত্থানের সময় সহ একটি ধাপ সংকেত প্রেরণ করা, TDR যন্ত্র এবং DUT সংযুক্ত হওয়ার পরে বৃদ্ধির সময়ের সর্বাধিক ঢাল পরিমাপ করা এবং এটিকে ক্ষতির কারণ হিসাবে নির্ধারণ করা, এমভিতে /s আরও স্পষ্টভাবে, এটি যা নির্ধারণ করে তা হল একটি আপেক্ষিক মোট ক্ষতির ফ্যাক্টর, যা পৃষ্ঠ থেকে পৃষ্ঠ বা স্তর থেকে স্তরে ট্রান্সমিশন লাইন ক্ষতির পরিবর্তনগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে [8]। যেহেতু সর্বাধিক ঢাল সরাসরি যন্ত্র থেকে পরিমাপ করা যায়, কার্যকর ব্যান্ডউইথ পদ্ধতি প্রায়শই মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের ব্যাপক উত্পাদন পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়। EBW পরীক্ষার পরিকল্পিত ডায়াগ্রাম চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে।

2.3 রুট পালস শক্তি পদ্ধতি

Root ImPulse Energy (RIE) সাধারণত রেফারেন্স লস লাইন এবং টেস্ট ট্রান্সমিশন লাইনের TDR ওয়েভফর্ম পেতে একটি TDR যন্ত্র ব্যবহার করে এবং তারপর TDR ওয়েভফর্মে সিগন্যাল প্রসেসিং করে। RIE পরীক্ষার প্রক্রিয়াটি চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে:

2.4 সংক্ষিপ্ত নাড়ি প্রচার পদ্ধতি

সংক্ষিপ্ত পালস প্রচার পদ্ধতি (শর্ট পালস প্রপাগেশন, যাকে এসপিপি বলা হয়) পরীক্ষার নীতি হল বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের দুটি ট্রান্সমিশন লাইন, যেমন 30 মিমি এবং 100 মিমি, পরিমাপ করা এবং উভয়ের মধ্যে পার্থক্য পরিমাপ করে প্যারামিটার অ্যাটেন্যুয়েশন সহগ এবং ফেজ বের করা। ট্রান্সমিশন লাইনের দৈর্ঘ্য। ধ্রুবক, যেমন চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করে সংযোগকারী, তার, প্রোব এবং অসিলোস্কোপের নির্ভুলতার প্রভাব কমিয়ে আনতে পারে। যদি উচ্চ-পারফরম্যান্স TDR যন্ত্র এবং IFN (ইমপালস ফর্মিং নেটওয়ার্ক) ব্যবহার করা হয়, পরীক্ষার ফ্রিকোয়েন্সি 40 GHz পর্যন্ত হতে পারে।

2.5 একক-শেষ TDR ডিফারেনশিয়াল সন্নিবেশ ক্ষতির পদ্ধতি

সিঙ্গেল-এন্ডেড টিডিআর থেকে ডিফারেনশিয়াল ইনসার্শন লস (SET2DIL) 4-পোর্ট VNA ব্যবহার করে ডিফারেনশিয়াল ইনসার্শন লস টেস্ট থেকে আলাদা। এই পদ্ধতিটি ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সমিশন লাইনে TDR ধাপের প্রতিক্রিয়া প্রেরণ করতে একটি দুই-পোর্ট TDR যন্ত্র ব্যবহার করে, ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সমিশন লাইনের শেষটি ছোট করা হয়, যেমন চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে। SET2DIL পদ্ধতির সাধারণ পরিমাপের ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা হল 2 GHz ~ 12 GHz, এবং পরিমাপের নির্ভুলতা প্রধানত পরীক্ষার তারের অসামঞ্জস্যপূর্ণ বিলম্ব এবং DUT এর প্রতিবন্ধকতার অমিলের দ্বারা প্রভাবিত হয়। SET2DIL পদ্ধতির সুবিধা হল একটি ব্যয়বহুল 4-পোর্ট VNA এবং এর ক্রমাঙ্কন অংশগুলি ব্যবহার করার প্রয়োজন নেই। পরীক্ষিত অংশের ট্রান্সমিশন লাইনের দৈর্ঘ্য VNA পদ্ধতির মাত্র অর্ধেক। ক্রমাঙ্কন অংশ একটি সহজ গঠন আছে এবং ক্রমাঙ্কন সময় ব্যাপকভাবে হ্রাস করা হয়. এটা PCB উত্পাদন জন্য খুব উপযুক্ত. ব্যাচ পরীক্ষা, চিত্র 8 এ দেখানো হয়েছে।

3 পরীক্ষার সরঞ্জাম এবং পরীক্ষার ফলাফল

SET2DIL টেস্ট বোর্ড, SPP টেস্ট বোর্ড এবং মাল্টি-লাইন TRL টেস্ট বোর্ড 3.8 এর ডাইলেট্রিক ধ্রুবক, 0.008 এর ডাইলেকট্রিক লস এবং RTF কপার ফয়েল সহ সিসিএল ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল; পরীক্ষার সরঞ্জাম ছিল DSA8300 স্যাম্পলিং অসিলোস্কোপ এবং E5071C ভেক্টর নেটওয়ার্ক বিশ্লেষক; প্রতিটি পদ্ধতির ডিফারেনশিয়াল সন্নিবেশ ক্ষতি পরীক্ষার ফলাফল সারণি 2 এ দেখানো হয়েছে।

4 উপসংহার

এই নিবন্ধটি প্রধানত বর্তমানে শিল্পে ব্যবহৃত বিভিন্ন PCB ট্রান্সমিশন লাইন সংকেত ক্ষতি পরিমাপ পদ্ধতি প্রবর্তন করে। ব্যবহৃত বিভিন্ন পরীক্ষার পদ্ধতির কারণে, পরিমাপ করা সন্নিবেশ ক্ষতির মানগুলি ভিন্ন, এবং পরীক্ষার ফলাফলগুলি সরাসরি অনুভূমিকভাবে তুলনা করা যায় না। অতএব, উপযুক্ত সংকেত ক্ষতি পরীক্ষা প্রযুক্তি বিভিন্ন প্রযুক্তিগত পদ্ধতির সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতা অনুযায়ী নির্বাচন করা উচিত, এবং তাদের নিজস্ব প্রয়োজনের সাথে মিলিত।