1 Pambuka

Papan sirkuit sing dicithak (PCB) integritas sinyal wis dadi topik panas ing taun-taun pungkasan. Ana wis akeh laporan riset domestik ing analisis faktor sing mengaruhi integritas sinyal PCB, nanging test mundhut sinyal Pambuka kanggo negara saiki teknologi punika relatif langka.

Sumber mundhut sinyal garis transmisi PCB yaiku mundhut konduktor lan mundhut dielektrik materi, lan uga kena pengaruh faktor kayata resistance foil tembaga, kekasaran foil tembaga, mundhut radiasi, impedansi mismatch, lan crosstalk. Ing rantai pasokan, indikator panampa produsen laminate tembaga (CCL) lan produsen ekspres PCB nggunakake konstanta dielektrik lan mundhut dielektrik; nalika pratondho antarane manufaktur PCB express lan terminal biasane nggunakake impedansi lan selipan mundhut, minangka ditampilake ing Figure 1.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

Kanggo desain lan nggunakake PCB-kacepetan dhuwur, carane cepet lan èfèktif ngukur mundhut sinyal saka garis transmisi PCB punika pinunjul gedhe kanggo setelan paramèter desain PCB, simulasi debugging, lan kontrol proses produksi.

2. Status saiki teknologi testing mundhut sisipan PCB

Cara uji coba mundhut sinyal PCB sing saiki digunakake ing industri diklasifikasikake saka instrumen sing digunakake, lan bisa dipérang dadi rong kategori: adhedhasar domain wektu utawa adhedhasar domain frekuensi. Instrumen tes domain wektu yaiku Time Domain Reflectometry (TDR) utawa meter transmisi domain wektu (TImeDomain Transmission, TDT); instrumen tes domain frekuensi yaiku Vector Network Analyzer (VNA). Ing spesifikasi tes IPC-TM650, limang cara tes disaranake kanggo tes mundhut sinyal PCB: metode domain frekuensi, metode bandwidth efektif, metode energi pulsa ROOT, metode panyebaran pulsa cekak, metode insersi diferensial TDR siji-rampung.

2.1 Metode domain frekuensi

Cara Domain Frekuensi utamane nggunakake penganalisa jaringan vektor kanggo ngukur parameter-S saka saluran transmisi, langsung maca nilai mundhut sisipan, banjur nggunakake slope pas saka mundhut sisipan rata-rata ing sawetara frekuensi tartamtu (kayata 1 GHz ~ 5 GHz) Ukur pass / gagal papan.

Bedane akurasi pangukuran metode domain frekuensi utamane saka metode kalibrasi. Miturut cara kalibrasi sing beda-beda, bisa dipérang dadi SLOT (Short-Line-Open-Thru), MulTI-Line TRL (Thru-Reflect-Line) lan Ecal (Electronic calibraTIon) cara kalibrasi elektronik.

SLOT biasane dianggep minangka cara kalibrasi standar [5]. Model kalibrasi nduweni 12 parameter kesalahan. Akurasi kalibrasi cara SLOT ditemtokake dening bagean kalibrasi. Bagean kalibrasi tliti dhuwur diwenehake dening manufaktur peralatan ukur, nanging bagean kalibrasi larang, Lan umume mung cocok kanggo lingkungan coaxial, kalibrasi butuh wektu lan mundhak kanthi geometris amarga jumlah terminal pangukuran mundhak.

Metode TRL MulTI-Line utamane digunakake kanggo pangukuran kalibrasi non-coaxial [6]. Miturut materi saka baris transmisi digunakake dening pangguna lan frekuensi test, bagean kalibrasi TRL dirancang lan diprodhuksi, minangka ditampilake ing Figure 2. Senajan Multi-Line TRL luwih gampang kanggo desain lan Pabrik saka SLOT, wektu kalibrasi saka Cara TRL Multi-Line uga mundhak geometris kanthi nambah jumlah terminal pangukuran.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

Kanggo ngatasi masalah kalibrasi sing akeh wektu, produsen peralatan pangukuran wis ngenalake metode kalibrasi elektronik Ecal [7]. Ecal minangka standar transmisi. Akurasi kalibrasi utamane ditemtokake dening bagean kalibrasi asli. Ing wektu sing padha, stabilitas kabel tes lan duplikasi piranti piranti tes diuji. Algoritma interpolasi kinerja lan frekuensi tes uga duwe pengaruh marang akurasi tes. Umumé, nggunakake kit kalibrasi elektronik kanggo calibrate lumahing referensi kanggo mburi kabel test, lan banjur nggunakake cara de-embedding kanggo ijol dawa kabel saka peralatan. Kaya sing dituduhake ing Gambar 3.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

Kanggo entuk mundhut sisipan saka saluran transmisi diferensial minangka conto, perbandingan saka telung cara kalibrasi ditampilake ing Tabel 1.

2.2 Metode bandwidth efektif

Bandwidth Efektif (EBW) minangka pangukuran kualitatif saka mundhut saluran transmisi α kanthi cara sing ketat. Ora bisa menehi nilai kuantitatif saka mundhut sisipan, nanging menehi parameter sing diarani EBW. Cara bandwidth sing efektif yaiku ngirim sinyal langkah kanthi wektu munggah tartamtu menyang saluran transmisi liwat TDR, ngukur kemiringan maksimum wektu munggah sawise instrumen TDR lan DUT disambungake, lan nemtokake minangka faktor mundhut, ing MV /s. Luwih tepat, Apa nemtokake faktor mundhut total relatif, kang bisa digunakake kanggo ngenali owah-owahan ing mundhut line transmisi saka lumahing lumahing utawa lapisan kanggo lapisan [8]. Wiwit slope maksimum bisa diukur langsung saka instrument, cara bandwidth efektif asring digunakake kanggo testing produksi massal saka Papan sirkuit dicithak. Diagram skematis saka tes EBW ditampilake ing Gambar 4.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

2.3 Metode energi pulsa akar

Root ImPulse Energy (RIE) biasane nggunakake instrumen TDR kanggo entuk bentuk gelombang TDR saka garis rugi referensi lan jalur transmisi tes, banjur nindakake pangolahan sinyal ing bentuk gelombang TDR. Proses tes RIE ditampilake ing Gambar 5:

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

2.4 Metode propagasi pulsa singkat

Cara panyebaran pulsa cekak (Short Pulse Propagation, diarani SPP) prinsip tes yaiku kanggo ngukur rong jalur transmisi kanthi dawa sing beda, kayata 30 mm lan 100 mm, lan ngekstrak koefisien lan fase atenuasi parameter kanthi ngukur prabédan antarane loro kasebut. dawa baris transmisi. Konstan, minangka ditampilake ing Figure 6. Nggunakake cara iki bisa nyilikake impact saka konektor, kabel, probe, lan akurasi oscilloscope. Yen instrumen TDR kinerja dhuwur lan IFN (Impulse Forming Network) digunakake, frekuensi tes bisa nganti 40 GHz.

2.5 Single-ended TDR cara insertion diferensial mundhut

Single-Ended TDR to Differential Insertion Loss (SET2DIL) beda karo diferensial insertion loss test nggunakake 4-port VNA. Cara iki nggunakake instrumen TDR rong port kanggo ngirim respon langkah TDR menyang jalur transmisi diferensial, Pungkasan garis transmisi diferensial dicekak, kaya sing ditampilake ing Gambar 7. Rentang frekuensi pangukuran khas metode SET2DIL yaiku 2 GHz ~ 12 GHz, lan akurasi pangukuran utamane kena pengaruh wektu tundha kabel tes sing ora konsisten lan ora cocog impedansi DUT. Kauntungan saka metode SET2DIL yaiku ora perlu nggunakake VNA 4-port sing larang lan bagean kalibrasi. Dawane jalur transmisi bagean sing diuji mung setengah saka metode VNA. Bagean kalibrasi nduweni struktur sing prasaja lan wektu kalibrasi wis suda banget. Iku cocok banget kanggo manufaktur PCB. Test batch, kaya sing ditampilake ing Gambar 8.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

3 Peralatan tes lan asil tes

Papan uji SET2DIL, papan uji SPP lan papan uji TRL Multi-Line digawe nggunakake CCL kanthi konstanta dielektrik 3.8, mundhut dielektrik 0.008, lan foil tembaga RTF; peralatan test ana DSA8300 sampling oscilloscope lan E5071C vektor network analyzer; mundhut sisipan diferensial saben metode Asil tes ditampilake ing Tabel 2.

Analisis Faktor Pengaruh Integritas Sinyal Papan Sirkuit Cetak PCB

4 Kesimpulan

Artikel iki utamané pirso sawetara cara pangukuran mundhut sinyal PCB line saiki digunakake ing industri. Amarga macem-macem cara tes sing digunakake, nilai kerugian sisipan sing diukur beda-beda, lan asil tes ora bisa dibandhingake langsung kanthi horisontal. Mulane, teknologi tes mundhut sinyal sing cocog kudu dipilih miturut kaluwihan lan watesan saka macem-macem cara teknis, lan digabungake karo kabutuhan dhewe.