1 Bevezetés

Nyomtatott áramkör A (PCB) jelintegritás az elmúlt években forró téma volt. A NYÁK jelintegritását befolyásoló tényezők elemzéséről számos hazai kutatási jelentés született, de a jelvesztési teszt A technológia jelenlegi állapotának bemutatása viszonylag ritka.

A PCB átviteli vonal jelveszteségének forrása az anyag vezetővesztesége és dielektromos vesztesége, és olyan tényezők is befolyásolják, mint a rézfólia ellenállása, a rézfólia érdessége, a sugárzási veszteség, az impedancia eltérése és az áthallás. Az ellátási láncban a rézborítású laminátum (CCL) és a PCB expressz gyártók elfogadási mutatói dielektromos állandót és dielektromos veszteséget alkalmaznak; míg a PCB expressz gyártók és a terminálok közötti indikátorok általában impedanciát és beillesztési veszteséget használnak, amint az 1. ábrán látható.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

A nagy sebességű nyomtatott áramköri lapok tervezésénél és használatánál a PCB átviteli vonalak jelveszteségének gyors és hatékony mérése nagy jelentőséggel bír a PCB tervezési paramétereinek beállítása, a szimulációs hibakeresés és a gyártási folyamat vezérlése szempontjából.

2. A PCB beillesztési veszteség vizsgálati technológiájának jelenlegi állapota

A jelenleg az iparban alkalmazott NYÁK jelveszteség vizsgálati módszereket a használt műszerek közül osztályozzák, és két kategóriába sorolhatók: időtartomány vagy frekvenciatartomány alapján. Az időtartományt vizsgáló műszer egy Time Domain Reflectometry (TDR) vagy egy időtartomány-átvitelmérő (TImeDomain Transmission, TDT); a frekvenciatartományt vizsgáló műszer egy Vector Network Analyzer (VNA). Az IPC-TM650 tesztspecifikációban öt vizsgálati módszer javasolt a PCB jelveszteség vizsgálatához: frekvenciatartomány módszer, effektív sávszélesség módszer, gyökérimpulzus energia módszer, rövid impulzus terjedési módszer, egyvégű TDR differenciális beillesztési veszteség módszer.

2.1 Frekvenciatartomány módszer

A Frequency Domain Method főként egy vektoros hálózati elemzőt használ az átviteli vonal S-paramétereinek mérésére, közvetlenül leolvassa a beillesztési veszteség értékét, majd az átlagos beillesztési veszteség illesztési meredekségét használja egy adott frekvenciatartományban (például 1 GHz ~). 5 GHz) Mérje meg a kártya sikeres/sikertelenségét.

A frekvenciatartományos módszer mérési pontosságának különbsége elsősorban a kalibrációs módszerből adódik. A különböző kalibrációs módszerek szerint SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) és Ecal (Electronic calibraTion) elektronikus kalibrációs módszerekre osztható.

A SLOT-ot általában szabványos kalibrációs módszernek tekintik [5]. A kalibrációs modell 12 hibaparaméterrel rendelkezik. A SLOT módszer kalibrálási pontosságát a kalibrációs részek határozzák meg. A nagy pontosságú kalibráló alkatrészeket a mérőberendezések gyártói biztosítják, de a kalibráló alkatrészek drágák, és általában csak koaxiális környezetre alkalmasak, a kalibrálás időigényes és geometriailag növekszik a mérőkapcsok számának növekedésével.

A Multi-Line TRL módszert főként nem koaxiális kalibrációs mérésekre használják [6]. A felhasználó által használt átviteli vezeték anyagának és a vizsgálati frekvenciának megfelelően a TRL kalibrációs alkatrészek tervezése és gyártása a 2. ábrán látható módon történik. Bár a Multi-Line TRL könnyebben tervezhető és gyártható, mint a SLOT, a kalibrációs idő A Multi-Line TRL módszer geometriailag is növekszik a mérőkapcsok számának növekedésével.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

Az időigényes kalibrálás problémájának megoldására a mérőberendezések gyártói bevezették az Ecal elektronikus kalibrációs módszert [7]. Az Ecal sebességváltó szabvány. A kalibrálás pontosságát elsősorban az eredeti kalibrációs alkatrészek határozzák meg. Ezzel egyidejűleg tesztelik a tesztkábel stabilitását és a tesztrögzítő eszköz megkettőzését. A teljesítmény és a vizsgálati gyakoriság interpolációs algoritmusa is hatással van a teszt pontosságára. Általában az elektronikus kalibráló készletet használja a referenciafelület kalibrálásához a tesztkábel végén, majd a beágyazás eltávolítási módszerrel kompenzálja a készülék kábelhosszát. A 3. ábrán látható módon.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

A differenciálátviteli vezeték beillesztési veszteségének példakénti meghatározásához a három kalibrációs módszer összehasonlítása az 1. táblázatban látható.

2.2 Hatékony sávszélesség módszer

Az effektív sávszélesség (EBW) az átviteli vonali α veszteség szigorú értelemben vett minőségi mérése. A beillesztési veszteség mennyiségi értékét nem tudja megadni, de egy EBW nevű paramétert biztosít. A hatékony sávszélesség-módszer az, hogy egy meghatározott felfutási idejű lépésjelet továbbítanak az átviteli vonalra TDR-en keresztül, megmérik a felfutási idő maximális meredekségét a TDR műszer és a DUT csatlakoztatása után, és meghatározzák azt veszteségi tényezőként MV-ben. /s. Pontosabban, amit meghatároz, az egy relatív teljes veszteségi tényező, amely segítségével azonosítható a távvezetéki veszteség változása felületről felületre vagy rétegről rétegre [8]. Mivel a maximális meredekség közvetlenül a műszerről mérhető, a hatékony sávszélesség módszerét gyakran használják nyomtatott áramköri lapok tömeggyártási tesztelésére. Az EBW teszt sematikus diagramja a 4. ábrán látható.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

2.3 Gyökérimpulzus energia módszer

A Root ImPulse Energy (RIE) általában egy TDR-műszert használ a referenciaveszteség-vonal és a tesztátviteli vonal TDR-hullámformáinak lekérésére, majd a TDR-hullámformákon jelfeldolgozást végez. A RIE teszt folyamatát az 5. ábra mutatja:

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

2.4 Rövid impulzus terjedési módszer

A rövid impulzusterjedési módszer (Short Pulse Propagation, más néven SPP) vizsgálati elve két különböző hosszúságú, például 30 mm-es és 100 mm-es átviteli vezeték mérése, és a paraméter csillapítási együtthatójának és fázisának kinyerése a kettő közötti különbség mérésével. távvezetékek hossza. Állandó, a 6. ábrán látható módon. Ezzel a módszerrel minimálisra csökkenthető a csatlakozók, kábelek, szondák és az oszcilloszkóp pontosságának hatása. Ha nagy teljesítményű TDR-műszereket és IFN-t (Impulse Forming Network) használnak, a tesztfrekvencia akár 40 GHz is lehet.

2.5 Egyvégű TDR differenciális beillesztési veszteség módszer

Az egyvégű TDR-től a differenciális beillesztési veszteségig (SET2DIL) eltér a 4 portos VNA-t használó differenciális beillesztési veszteség teszttől. Ez a módszer egy kétportos TDR műszert használ a TDR lépésválasz továbbítására a differenciális átviteli vonalra. A differenciális átviteli vonal vége rövidre van zárva, amint az a 7. ábrán látható. A SET2DIL módszer tipikus mérési frekvenciatartománya 2 GHz ~ 12 GHz-en, a mérési pontosságot pedig főként a tesztkábel inkonzisztens késleltetése és a DUT impedancia eltérése befolyásolja. A SET2DIL módszer előnye, hogy nincs szükség drága 4 portos VNA-ra és annak kalibráló alkatrészeire. A vizsgált rész távvezetékének hossza csak a fele a VNA módszernek. A kalibrációs rész egyszerű felépítésű, és a kalibrálási idő jelentősen lecsökken. Nagyon alkalmas PCB gyártására. Batch teszt, a 8. ábrán látható módon.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

3 Vizsgáló berendezés és vizsgálati eredmények

A SET2DIL teszttáblát, az SPP tesztlapot és a Multi-Line TRL tesztlapot CCL-el készítették 3.8 dielektromos állandóval, 0.008 dielektromos veszteséggel és RTF rézfóliával; tesztberendezés a DSA8300 mintavevő oszcilloszkóp és az E5071C vektorhálózat elemző volt; Az egyes módszerek differenciális beillesztési vesztesége A vizsgálati eredményeket a 2. táblázat tartalmazza.

Nyomtatott áramköri lap jelintegritását befolyásoló tényezők elemzése

Következtetés 4

Ez a cikk főként számos, az iparban jelenleg használt PCB átviteli vonali jelveszteség mérési módszert mutat be. A különböző vizsgálati módszerek miatt a mért beillesztési veszteség értékek eltérőek, és a vizsgálati eredmények közvetlenül nem hasonlíthatók össze vízszintesen. Ezért a megfelelő jelveszteség-vizsgálati technológiát a különféle technikai módszerek előnyeinek és korlátainak megfelelően kell kiválasztani, és a saját igényeikkel kombinálni.