site logo

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

ჰიტები: შესავალი

ნაბეჭდი მიკროსქემის ფორუმში (PCB) სიგნალის მთლიანობა ბოლო წლების განმავლობაში აქტუალური თემაა. არსებობს მრავალი შიდა კვლევის მოხსენება PCB სიგნალის მთლიანობაზე მოქმედი ფაქტორების ანალიზზე, მაგრამ სიგნალის დაკარგვის ტესტი ტექნოლოგიის ამჟამინდელი მდგომარეობის შესავალი შედარებით იშვიათია.

ipcb

PCB გადამცემი ხაზის სიგნალის დაკარგვის წყაროა მასალის დირიჟორის დაკარგვა და დიელექტრიკული დაკარგვა, ასევე მასზე გავლენას ახდენს ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა სპილენძის ფოლგის წინააღმდეგობა, სპილენძის ფოლგის უხეშობა, რადიაციის დაკარგვა, წინაღობის შეუსაბამობა და ჯვარედინი. მიწოდების ჯაჭვში, სპილენძის მოპირკეთებული ლამინატის (CCL) მწარმოებლების და PCB ექსპრეს მწარმოებლების მიღების ინდიკატორები იყენებენ დიელექტრიკულ მუდმივობას და დიელექტრიკულ დანაკარგს; ხოლო PCB ექსპრეს მწარმოებლებსა და ტერმინალებს შორის ინდიკატორები, როგორც წესი, იყენებენ წინაღობას და ჩასმის დაკარგვას, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

მაღალსიჩქარიანი PCB დიზაინისა და გამოყენებისთვის, როგორ სწრაფად და ეფექტურად გავზომოთ PCB გადამცემი ხაზების სიგნალის დაკარგვა, დიდი მნიშვნელობა აქვს PCB დიზაინის პარამეტრების დასაყენებლად, სიმულაციური გამართვისა და წარმოების პროცესის კონტროლისთვის.

2. PCB ჩასმის დაკარგვის ტესტირების ტექნოლოგიის ამჟამინდელი მდგომარეობა

PCB სიგნალის დაკარგვის ტესტირების მეთოდები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება ინდუსტრიაში, კლასიფიცირებულია გამოყენებული ინსტრუმენტებიდან და შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: დროის დომენის საფუძველზე ან სიხშირის დომენის საფუძველზე. დროის დომენის ტესტის ინსტრუმენტი არის დროის დომენის რეფლექტომეტრია (TDR) ან დროის დომენის გადაცემის მრიცხველი (TIMEDomain Transmission, TDT); სიხშირის დომენის ტესტის ინსტრუმენტი არის ვექტორული ქსელის ანალიზატორი (VNA). IPC-TM650 ტესტის სპეციფიკაციაში რეკომენდებულია ტესტის ხუთი მეთოდი PCB სიგნალის დაკარგვის ტესტირებისთვის: სიხშირის დომენის მეთოდი, ეფექტური გამტარუნარიანობის მეთოდი, ფესვის პულსის ენერგიის მეთოდი, მოკლე პულსის გავრცელების მეთოდი, ერთჯერადი TDR დიფერენციალური ჩასმის დაკარგვის მეთოდი.

2.1 სიხშირის დომენის მეთოდი

სიხშირის დომენის მეთოდი ძირითადად იყენებს ვექტორული ქსელის ანალიზატორს გადამცემი ხაზის S-პარამეტრების გასაზომად, პირდაპირ კითხულობს ჩასმის დანაკარგის მნიშვნელობას და შემდეგ იყენებს შეყვანის საშუალო დანაკარგის დახრილობას კონკრეტულ სიხშირის დიაპაზონში (როგორიცაა 1 გჰც ~ 5 გჰც) გაზომეთ დაფის გავლა/ჩავარდნა.

სიხშირის დომენის მეთოდის გაზომვის სიზუსტეში განსხვავება ძირითადად კალიბრაციის მეთოდიდან მოდის. კალიბრაციის სხვადასხვა მეთოდის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) და Ecal (ელექტრონული კალიბრაცია) ელექტრონული კალიბრაციის მეთოდებად.

SLOT ჩვეულებრივ განიხილება, როგორც სტანდარტული კალიბრაციის მეთოდი [5]. კალიბრაციის მოდელს აქვს 12 შეცდომის პარამეტრი. SLOT მეთოდის კალიბრაციის სიზუსტე განისაზღვრება კალიბრაციის ნაწილებით. მაღალი სიზუსტის კალიბრაციის ნაწილები მოწოდებულია საზომი აღჭურვილობის მწარმოებლების მიერ, მაგრამ კალიბრაციის ნაწილები ძვირია, და ზოგადად მხოლოდ კოაქსიალური გარემოსთვისაა შესაფერისი, კალიბრაცია შრომატევადია და გეომეტრიულად იზრდება საზომი ტერმინალების რაოდენობის გაზრდით.

Multi-Line TRL მეთოდი ძირითადად გამოიყენება არაკოაქსიალური კალიბრაციის გაზომვისთვის [6]. მომხმარებლის მიერ გამოყენებული გადამცემი ხაზის მასალისა და ტესტის სიხშირის მიხედვით, TRL კალიბრაციის ნაწილები შექმნილია და წარმოებულია, როგორც ეს ნაჩვენებია 2-ში. მიუხედავად იმისა, რომ Multi-Line TRL უფრო ადვილია დაპროექტება და წარმოება, ვიდრე SLOT, კალიბრაციის დრო მრავალხაზოვანი TRL მეთოდი ასევე გეომეტრიულად იზრდება საზომი ტერმინალების რაოდენობის მატებასთან ერთად.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

შრომატევადი კალიბრაციის პრობლემის გადასაჭრელად, საზომი მოწყობილობების მწარმოებლებმა დანერგეს Ecal ელექტრონული კალიბრაციის მეთოდი [7]. Ecal არის გადაცემის სტანდარტი. კალიბრაციის სიზუსტე ძირითადად განისაზღვრება ორიგინალური კალიბრაციის ნაწილებით. ამავდროულად, ტესტირება ხდება სატესტო კაბელის სტაბილურობისა და სატესტო სამაგრის მოწყობილობის დუბლირებაზე. შესრულების ინტერპოლაციის ალგორითმი და ტესტის სიხშირე ასევე გავლენას ახდენს ტესტის სიზუსტეზე. ზოგადად, გამოიყენეთ ელექტრონული კალიბრაციის ნაკრები, რათა დააკალიბროთ საცნობარო ზედაპირი სატესტო კაბელის ბოლომდე და შემდეგ გამოიყენეთ ჩამონტაჟების მეთოდი არმატურის კაბელის სიგრძის კომპენსაციისთვის. როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

მაგალითად, დიფერენციალური გადამცემი ხაზის ჩასმის დანაკარგის მისაღებად, კალიბრაციის სამი მეთოდის შედარება ნაჩვენებია ცხრილში 1.

2.2 ეფექტური გამტარუნარიანობის მეთოდი

ეფექტური გამტარუნარიანობა (EBW) არის გადამცემი ხაზის ზარალის α ხარისხობრივი გაზომვა მკაცრი გაგებით. მას არ შეუძლია უზრუნველყოს შეყვანის დანაკარგის რაოდენობრივი მნიშვნელობა, მაგრამ ის უზრუნველყოფს პარამეტრს, რომელსაც ეწოდება EBW. გამტარუნარიანობის ეფექტური მეთოდი არის გადამცემი ხაზის გადაცემის სიგნალის გადაცემა სპეციფიკური აწევის დროით TDR-ის მეშვეობით, გაზომოს აწევის დროის მაქსიმალური დახრილობა TDR ინსტრუმენტისა და DUT-ის მიერთების შემდეგ და მისი დადგენა, როგორც დანაკარგის ფაქტორი, MV-ში. /წ. უფრო ზუსტად, ის რაც განსაზღვრავს არის ფარდობითი მთლიანი დანაკარგის ფაქტორი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას გადამცემი ხაზის დანაკარგის ცვლილებების იდენტიფიცირებისთვის ზედაპირიდან ზედაპირზე ან ფენიდან ფენაში [8]. ვინაიდან მაქსიმალური დახრილობა შეიძლება გაიზომოს უშუალოდ ინსტრუმენტიდან, გამტარუნარიანობის ეფექტური მეთოდი ხშირად გამოიყენება ბეჭდური მიკროსქემის დაფების მასობრივი წარმოების ტესტირებისთვის. EBW ტესტის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 4.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

2.3 ფესვის პულსის ენერგიის მეთოდი

Root Impulse Energy (RIE) ჩვეულებრივ იყენებს TDR ინსტრუმენტს საცნობარო დაკარგვის ხაზისა და ტესტის გადამცემი ხაზის TDR ტალღის ფორმების მისაღებად და შემდეგ ახორციელებს სიგნალის დამუშავებას TDR ტალღის ფორმებზე. RIE ტესტის პროცესი ნაჩვენებია სურათზე 5:

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

2.4 მოკლე პულსის გამრავლების მეთოდი

მოკლე პულსის გავრცელების მეთოდი (მოკლე პულსის გავრცელება, მოხსენიებული, როგორც SPP) ტესტის პრინციპი არის გაზომოთ ორი გადამცემი ხაზი სხვადასხვა სიგრძით, როგორიცაა 30 მმ და 100 მმ, და ამოიღოთ პარამეტრის შესუსტების კოეფიციენტი და ფაზა ამ ორს შორის სხვაობის გაზომვით. გადამცემი ხაზის სიგრძე. მუდმივი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 6. ამ მეთოდის გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს კონექტორების, კაბელების, ზონდების და ოსილოსკოპის სიზუსტის გავლენა. თუ გამოიყენება მაღალი ხარისხის TDR ინსტრუმენტები და IFN (იმპულსის ფორმირების ქსელი), ტესტის სიხშირე შეიძლება იყოს 40 გჰც-მდე.

2.5 ერთჯერადი TDR დიფერენციალური ჩასმის დაკარგვის მეთოდი

ერთჯერადი TDR დიფერენციალური ჩასმის დაკარგვამდე (SET2DIL) განსხვავდება დიფერენციალური ჩასმის დაკარგვის ტესტისგან 4-პორტიანი VNA-ს გამოყენებით. ეს მეთოდი იყენებს ორპორტიან TDR ინსტრუმენტს TDR საფეხურის პასუხის დიფერენციალური გადამცემი ხაზის გადასაცემად. დიფერენციალური გადამცემი ხაზის ბოლო არის მოკლე, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 7. SET2DIL მეთოდის გაზომვის სიხშირის ტიპიური დიაპაზონი არის 2 გჰც ~. 12 გჰც და გაზომვის სიზუსტეზე ძირითადად გავლენას ახდენს სატესტო კაბელის არათანმიმდევრული დაყოვნება და DUT-ის წინაღობის შეუსაბამობა. SET2DIL მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ არ არის საჭირო ძვირადღირებული 4-პორტიანი VNA და მისი კალიბრაციის ნაწილების გამოყენება. შემოწმებული ნაწილის გადამცემი ხაზის სიგრძე VNA მეთოდის მხოლოდ ნახევარია. კალიბრაციის ნაწილს აქვს მარტივი სტრუქტურა და კალიბრაციის დრო მნიშვნელოვნად შემცირებულია. ძალიან შესაფერისია PCB წარმოებისთვის. სერიის ტესტი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 8.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

3 ტესტის აღჭურვილობა და ტესტის შედეგები

SET2DIL სატესტო დაფა, SPP ტესტის დაფა და Multi-Line TRL ტესტის დაფა დამზადდა CCL-ის გამოყენებით დიელექტრიკული მუდმივით 3.8, დიელექტრიკული დანაკარგი 0.008 და RTF სპილენძის კილიტა; სატესტო მოწყობილობა იყო DSA8300 სინჯის აღების ოსცილოსკოპი და E5071C ვექტორული ქსელის ანალიზატორი; თითოეული მეთოდის დიფერენციალური ჩასმის დაკარგვა ტესტის შედეგები ნაჩვენებია ცხრილში 2.

PCB ბეჭდური მიკროსქემის დაფის სიგნალის მთლიანობის გავლენის ფაქტორების ანალიზი

4 დასკვნა

ეს სტატია ძირითადად წარმოგიდგენთ PCB გადამცემი ხაზის სიგნალის დაკარგვის გაზომვის რამდენიმე მეთოდს, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება ინდუსტრიაში. გამოყენებული ტესტის სხვადასხვა მეთოდის გამო, გაზომილი შეყვანის დანაკარგების მნიშვნელობები განსხვავებულია და ტესტის შედეგების პირდაპირ შედარება შეუძლებელია ჰორიზონტალურად. ამიტომ, სიგნალის დაკარგვის ტესტის შესაბამისი ტექნოლოგია უნდა შეირჩეს სხვადასხვა ტექნიკური მეთოდის უპირატესობებისა და შეზღუდვების მიხედვით და შერწყმული იყოს მათ საჭიროებებთან.