1 Inngangur

Prentað hringrás borð (PCB) merki heilindi hefur verið heitt umræðuefni undanfarin ár. Það hafa verið margar innlendar rannsóknarskýrslur um greiningu á þáttum sem hafa áhrif á heilleika PCB merkja, en merkjatapsprófið Inngangur að núverandi stöðu tækninnar er tiltölulega sjaldgæft.

Uppspretta merkjataps á PCB flutningslínum er leiðaratap og rafstraumstap efnisins, og það hefur einnig áhrif á þætti eins og koparþynnuviðnám, ójöfnur koparþynnu, geislunstapi, viðnámsmisræmi og þverræðu. Í aðfangakeðjunni nota samþykkisvísar koparhúðaðra lagskipta (CCL) framleiðenda og PCB hraðframleiðenda rafstuðul og rafmagnstap; en vísbendingar milli PCB hraðboðaframleiðenda og skautanna nota venjulega viðnám og innsetningartap, eins og sýnt er á mynd 1.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

Fyrir háhraða PCB hönnun og notkun, hvernig á að mæla merkjatap PCB flutningslína á fljótlegan og áhrifaríkan hátt hefur mikla þýðingu fyrir stillingar PCB hönnunarbreytur, uppgerð kembiforrit og stjórn á framleiðsluferlinu.

2. Núverandi staða PCB innsetningar tap prófunartækni

PCB merkjatapsprófunaraðferðirnar sem nú eru notaðar í greininni eru flokkaðar frá tækjunum sem notuð eru og má skipta þeim í tvo flokka: byggt á tímaléni eða byggt á tíðnisviði. Tímareinprófunartækið er Time Domain Reflectometry (TDR) eða tímalénssendingarmælir (TImeDomain Transmission, TDT); tíðnisviðsprófunartækið er Vector Network Analyzer (VNA). Í IPC-TM650 prófunarforskriftinni er mælt með fimm prófunaraðferðum fyrir PCB merki tapsprófun: tíðnisviðsaðferð, skilvirk bandbreiddaraðferð, rótpúlsorkuaðferð, stutt púlsútbreiðsluaðferð, einhliða TDR mismunadrifsinnsetningaraðferð.

2.1 Tíðni lénsaðferð

Tíðnilénsaðferðin notar aðallega vektornetgreiningartæki til að mæla S-breytur flutningslínunnar, les beint innsetningartapsgildið og notar síðan passunarhalla meðalinnsetningartaps á tilteknu tíðnisviði (eins og 1 GHz ~ 5 GHz) Mældu árangur/fall töflunnar.

Munurinn á mælingarnákvæmni tíðnisviðsaðferðarinnar kemur aðallega frá kvörðunaraðferðinni. Samkvæmt mismunandi kvörðunaraðferðum er hægt að skipta henni í SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) og Ecal (rafræn kvörðun) rafrænar kvörðunaraðferðir.

SLOT er venjulega litið á sem staðlaða kvörðunaraðferð [5]. Kvörðunarlíkanið hefur 12 villubreytur. Kvörðunarnákvæmni SLOT aðferðarinnar er ákvörðuð af kvörðunarhlutunum. Kvörðunarhlutar með mikilli nákvæmni eru veittir af framleiðendum mælitækja, en kvörðunarhlutar eru dýrir, og henta yfirleitt aðeins fyrir koaxial umhverfi, kvörðun er tímafrekt og eykst rúmfræðilega eftir því sem fjöldi mælistöðva eykst.

Multi-Line TRL aðferðin er aðallega notuð fyrir kvörðunarmælingar sem ekki eru samaxlar [6]. Samkvæmt efni flutningslínunnar sem notandinn notar og prófunartíðni eru TRL kvörðunarhlutarnir hannaðir og framleiddir, eins og sýnt er á mynd 2. Þó að Multi-Line TRL sé auðveldara að hanna og framleiða en SLOT, er kvörðunartími á Multi-Line TRL aðferð eykst einnig rúmfræðilega með fjölgun mælingastöðva.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

Til að leysa vandamálið við tímafreka kvörðun hafa framleiðendur mælitækja kynnt rafræna kvörðunaraðferð Ecal [7]. Ecal er flutningsstaðall. Kvörðunarnákvæmni er aðallega ákvörðuð af upprunalegu kvörðunarhlutunum. Á sama tíma er stöðugleiki prófunarkapalsins og afritun prófunarbúnaðarins prófuð. Interpolation reiknirit frammistöðu og prófunartíðni hefur einnig áhrif á nákvæmni prófsins. Notaðu venjulega rafræna kvörðunarbúnaðinn til að kvarða viðmiðunaryfirborðið að enda prófunarkapalsins og notaðu síðan innfellingaraðferðina til að bæta upp snúrulengd festingarinnar. Eins og sýnt er á mynd 3.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

Til að fá innsetningartap mismunadrifslínunnar sem dæmi, er samanburður á kvörðunaraðferðunum þremur sýndur í töflu 1.

2.2 Árangursrík bandbreiddaraðferð

Áhrifarík bandbreidd (EBW) er eigindleg mæling á flutningslínutapi α í ströngum skilningi. Það getur ekki gefið upp magngildi fyrir innsetningartap, en það gefur færibreytu sem kallast EBW. Áhrifaríka bandbreiddaraðferðin er að senda skrefmerki með ákveðnum hækkunartíma til flutningslínunnar í gegnum TDR, mæla hámarkshalla hækkunartímans eftir að TDR tækið og DUT eru tengd, og ákvarða það sem tapstuðul, í MV /s. Nánar tiltekið, það sem það ákvarðar er hlutfallslegur heildartapstuðull, sem hægt er að nota til að bera kennsl á breytingar á flutningslínutapinu frá yfirborði til yfirborðs eða lags til lags [8]. Þar sem hægt er að mæla hámarkshalla beint frá tækinu er skilvirka bandbreiddaraðferðin oft notuð við fjöldaframleiðsluprófun á prentplötum. Skýringarmynd EBW prófsins er sýnd á mynd 4.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

2.3 Rótarpúlsorkuaðferð

Root ImPulse Energy (RIE) notar venjulega TDR tæki til að fá TDR bylgjuform viðmiðunartapslínunnar og prófunarflutningslínunnar og framkvæma síðan merkjavinnslu á TDR bylgjuformunum. RIE prófunarferlið er sýnt á mynd 5:

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

2.4 Stutt púlsútbreiðsluaðferð

Stutt púlsútbreiðsluaðferðin (Short Pulse Propagation, vísað til sem SPP) prófunarreglan er að mæla tvær flutningslínur af mismunandi lengd, svo sem 30 mm og 100 mm, og draga út breytu deyfingarstuðulinn og fasa með því að mæla muninn á milli tveggja. lengd flutningslína. Stöðugt, eins og sýnt er á mynd 6. Með því að nota þessa aðferð er hægt að lágmarka áhrif tengis, kapla, rannsaka og nákvæmni sveiflusjár. Ef afkastamikil TDR tæki og IFN (Impulse Forming Network) eru notuð getur prófunartíðnin verið allt að 40 GHz.

2.5 Einhliða TDR mismunadrifið innsetningartapsaðferð

Single-Ended TDR to Differential Insertion Loss (SET2DIL) er öðruvísi en mismunadrifið innsetningartapspróf sem notar 4-porta VNA. Þessi aðferð notar tveggja porta TDR tæki til að senda TDR skrefsvörun til mismunadrifslínunnar , enda mismunadrifslínunnar er stutt eins og sýnt er á mynd 7. Dæmigert mælitíðnisvið SET2DIL aðferðarinnar er 2 GHz ~ 12 GHz, og mælingarnákvæmni er aðallega fyrir áhrifum af ósamkvæmri seinkun prófunarkapalsins og viðnámsmisræmi DUT. Kosturinn við SET2DIL aðferðina er að það er engin þörf á að nota dýran 4-porta VNA og kvörðunarhluta þess. Lengd flutningslínunnar á prófaða hlutanum er aðeins helmingur af VNA-aðferðinni. Kvörðunarhlutinn hefur einfalda uppbyggingu og kvörðunartíminn er verulega styttur. Það er mjög hentugur fyrir PCB framleiðslu. Lotupróf, eins og sýnt er á mynd 8.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

3 Prófunarbúnaður og prófunarniðurstöður

SET2DIL prófunarborð, SPP prófunarborð og Multi-Line TRL prófunarborð voru gerðar með því að nota CCL með rafstuðul 3.8, rafstraumstap upp á 0.008 og RTF koparþynnu; prófunarbúnaður var DSA8300 sýnatökusveiflusjá og E5071C vektornetgreiningartæki; mismunadrifið innsetningartap fyrir hverja aðferð. Prófunarniðurstöðurnar eru sýndar í töflu 2.

Greining á áhrifaþáttum merkjaheilleika PCB prentaðrar hringrásarplötu

4 Niðurstaða

Þessi grein kynnir aðallega nokkrar mælingaraðferðir fyrir PCB flutningslínumerkjatapsmælingar sem nú eru notaðar í greininni. Vegna mismunandi prófunaraðferða sem notaðar eru eru mæld innsetningartapsgildi mismunandi og ekki er hægt að bera saman prófunarniðurstöðurnar beint lárétt. Þess vegna ætti að velja viðeigandi merkistapsprófunartækni í samræmi við kosti og takmarkanir ýmissa tæknilegra aðferða og sameina þær eigin þörfum.