Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

1 Erschléisse

Gedréckt Circuit Verwaltungsrot (PCB) Signal Integritéit war e waarmt Thema an de leschte Joeren. Et gi vill Hausforschungsberichter iwwer d’Analyse vu Faktoren, déi PCB-Signalintegritéit beaflossen, awer de Signalverloschttest Aféierung an den aktuellen Zoustand vun der Technologie ass relativ rar.

ipcb

D’Quell vum PCB Iwwerdroungslinn Signalverloscht ass den Dirigentverloscht an den dielektresche Verloscht vum Material, an et ass och beaflosst vu Faktoren wéi Kupferfolieresistenz, Kupferfolie Rauhheet, Stralungsverloscht, Impedanz-Mëssmatch a Crosstalk. An der Versuergungskette benotzen d’Akzeptanzindikatoren vu Kupferbekleeder Laminat (CCL) Hiersteller a PCB Express Hiersteller dielektresch konstant an dielektresch Verloscht; während d’Indikatoren tëscht PCB Express Hiersteller an Terminaler normalerweis Impedanz an Insertion Verloscht benotzen, wéi an der Figur 1 gewisen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

Fir High-Speed ​​PCB Design a Gebrauch, wéi séier an effektiv de Signalverloscht vu PCB Transmissiounslinnen ze moossen ass vu grousser Bedeitung fir d’Astellung vu PCB Designparameter, Simulatiouns Debugging a Kontroll vum Produktiounsprozess.

2. Aktuelle Status vun PCB Insertion Verloscht Testen Technologie

D’PCB Signalverloscht Testmethoden déi aktuell an der Industrie benotzt ginn, ginn aus den benotzten Instrumenter klasséiert, a kënnen an zwou Kategorien opgedeelt ginn: baséiert op der Zäit Domain oder baséiert op der Frequenz Domain. D’Zäit Domain Test Instrument ass eng Time Domain Reflectometry (TDR) oder eng Zäit Domain Transmissioun Meter (TImeDomain Transmission, TDT); d’Frequenz Domain Test Instrument ass e Vector Network Analyzer (VNA). An der IPC-TM650 Test Spezifizéierung, fënnef Test Methoden sinn fir PCB Signal Verloscht Test recommandéiert recommandéiert: Frequenz Domain Method, efficace Bandbreedung Method, Root Pulsatiounsperiod Energie Method, kuerz Pulsatiounsperiod Ausbreedungsmethod, Single-end TDR differentiell Insertion Verloscht Method.

2.1 Frequenz Domain Method

D’Frequenz Domain Method benotzt haaptsächlech e Vektornetzanalysator fir d’S-Parameter vun der Iwwerdroungslinn ze moossen, liest direkt den Insertion Verloscht Wäert, a benotzt dann den passende Hang vum duerchschnëttleche Insertion Verloscht an engem spezifesche Frequenzbereich (wéi 1 GHz ~ 5 GHz) Mooss de Pass / Echec vum Verwaltungsrot.

Den Ënnerscheed an der Miessgenauegkeet vun der Frequenzdomänmethod kënnt haaptsächlech vun der Kalibrierungsmethod. No de verschiddene Eechung Methoden, kann et an SLOT ënnerdeelt ginn (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) an Ecal (Electronic calibraTIon) elektronesch Eechungsmethoden.

SLOT gëtt normalerweis als Standard Eechungsmethod ugesinn [5]. De Kalibrierungsmodell huet 12 Feelerparameter. D’Eechung Richtegkeet vun der Method SLOT gëtt vun der Eechung Deeler bestëmmt. Déi héichpräzis Kalibrierungsdeeler gi vun de Miessausrüstungshersteller geliwwert, awer d’Kalibrierungsdeeler sinn deier, An allgemeng nëmme gëeegent fir koaxial Ëmfeld, d’Kalibrierung ass Zäitopwendeg a vergréissert geometresch wéi d’Zuel vun de Miessklemmen eropgeet.

D’Multi-Line TRL Method gëtt haaptsächlech fir net-koaxial Kalibrierungsmessung benotzt [6]. No der Material vun der Transmissioun Linn benotzt vum Benotzer an der Test Frequenz, sinn der TRL Eechung Deeler entworf a produzéiert, wéi an der Figur gewisen 2. Obwuel Multi-Line TRL ass méi einfach ze Design an Fabrikatioun wéi SLOT, der Eechung Zäit vun Multi-Line TRL Method erhéicht och geometresch mat der Erhéijung vun der Unzuel vun de Miessklemmen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

Fir de Problem vun der Zäit-opwänneg Eechung ze léisen, Mooss Equipement Hiersteller hunn d’Ecal elektronesch Eechung Method agefouert [7]. Ecal ass en Iwwerdroungsstandard. D’Kalibrierungsgenauegkeet gëtt haaptsächlech vun den originelle Kalibrierungsdeeler bestëmmt. Zur selwechter Zäit ginn d’Stabilitéit vum Testkabel an d’Duplikatioun vum Testfixturapparat getest. Den Interpolatiounsalgorithmus vun der Leeschtung an der Testfrequenz huet och en Impakt op d’Testgenauegkeet. Generell benotzt den elektronesche Kalibrierungskit fir d’Referenzfläch bis zum Enn vum Testkabel ze kalibréieren, a benotzt dann d’De-Embedding-Methode fir d’Kabellängt vun der Armatur ze kompenséieren. Wéi an der Figur 3 gewisen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

Fir den Insertiounsverloscht vun der Differenziell Iwwerdroungslinn als Beispill ze kréien, gëtt de Verglach vun den dräi Kalibrierungsmethoden an der Tabell 1 gewisen.

2.2 Effektiv bandwidth Method

Effektiv Bandbreedung (EBW) ass eng qualitativ Messung vum Iwwerdroungslinnverloscht α a strikte Sënn. Et kann net e quantitative Wäert vum Insertiounsverloscht ubidden, awer et bitt e Parameter genannt EBW. Déi effektiv Bandbreedmethod ass e Schrëttsignal mat enger spezifescher Opstiegzäit op d’Transmissiounslinn duerch TDR ze vermëttelen, de maximalen Hang vun der Opstiegzäit ze moossen nodeems d’TDR Instrument an den DUT verbonne sinn, a bestëmmen et als Verloschtfaktor, am MV /s. Méi präzis, Wat et bestëmmt ass e relativen Totalverloschtfaktor, dee benotzt ka ginn fir d’Verännerunge vun der Transmissiounslinnverloscht vun Uewerfläch op Uewerfläch oder Schicht op Schicht z’identifizéieren [8]. Zënter datt de maximalen Hang direkt vum Instrument gemooss ka ginn, gëtt déi effektiv Bandbreedmethod dacks benotzt fir Masseproduktiounstester vu gedréckte Circuitboards. De schemateschen Diagramm vum EBW Test gëtt an der Figur 4 gewisen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

2.3 Root Pulsenergie Method

Root ImPulse Energy (RIE) benotzt normalerweis en TDR-Instrument fir d’TDR-Welleformen vun der Referenzverloschtlinn an der Testtransmissionslinn ze kréien, an dann d’Signalveraarbechtung op den TDR-Welleformen auszeféieren. De RIE Testprozess gëtt an der Figur 5 gewisen:

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

2.4 Kuerz Puls Ausbreedungsmethod

Déi kuerz Puls Ausbreedungsmethod (Short Pulse Propagation, SPP bezeechent) Testprinzip ass fir zwou Transmissiounslinne vu verschiddene Längt ze moossen, sou wéi 30 mm an 100 mm, an de Parameter Dämpfungskoeffizient a Phase extrahéieren andeems den Ënnerscheed tëscht deenen zwee gemooss gëtt. Transmissioun Linn Längt. Konstant, wéi an der Figur 6. Mat dëser Method kann den Impakt vu Stecker minimiséieren, Kabelen, Sonden an Oszilloskop Genauegkeet. Wann High-Performance TDR Instrumenter an IFN (Impulse Forming Network) benotzt ginn, kann d’Testfrequenz esou héich sinn wéi 40 GHz.

2.5 Eenzegaarteg TDR Differenziell Insertion Verloscht Method

Single-Ended TDR zu Differential Insertion Loss (SET2DIL) ass anescht wéi den Differential Insertion Verloscht Test mat 4-Port VNA. Dës Method benotzt en Zwee-Port TDR Instrument fir d’TDR Schrëtt Äntwert op d’Differenziell Iwwerdroungslinn ze vermëttelen, D’Enn vun der Differenziell Iwwerdroungslinn ass verkierzt, wéi an der Figur 7. Déi typesch Messfrequenzbereich vun der SET2DIL Method ass 2 GHz ~ 12 GHz, an d’Messgenauegkeet ass haaptsächlech beaflosst vun der onkonsequent Verzögerung vum Testkabel an der Impedanz-Mëssmatch vum DUT. De Virdeel vun der SET2DIL Method ass, datt et net néideg ass eng deier 4-port VNA a seng Eechung Deeler ze benotzen. D’Längt vun der Iwwerdroungslinn vum getesten Deel ass nëmmen d’Halschent vun der VNA Method. D’Kalibrierungsdeel huet eng einfach Struktur an d’Kalibrierungszäit ass staark reduzéiert. Et ass ganz gëeegent fir PCB Fabrikatioun. Batch Test, wéi an der Figur 8 gewisen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

3 Testausrüstung an Testresultater

SET2DIL Test Verwaltungsrot, SPP Test Verwaltungsrot a Multi-Linn TRL Test Verwaltungsrot goufen benotzt CCL mat dielectric konstante vun 3.8, dielectric Verloscht vun 0.008, an RTF Koffer Folie gemaach; Test Equipement war DSA8300 probéieren Oszilloskop an E5071C Vecteure Reseau Analyser; Differential Insertion Verloscht vun all Method D’Testresultater ginn an Table 2 gewisen.

Analyse vun Afloss Facteure vun Signal Integritéit vun PCB gedréckt Circuit Verwaltungsrot

4 Konklusioun

Dësen Artikel stellt haaptsächlech verschidde PCB Transmissiounslinn Signalverloschtmiessmethoden vir, déi aktuell an der Industrie benotzt ginn. Wéinst de verschiddenen benotzte Testmethoden sinn déi gemoossene Insertiounsverloschtwäerter anescht, an d’Testresultater kënnen net direkt horizontal verglach ginn. Dofir, soll déi entspriechend Signal Verloscht Test Technologie no de Virdeeler an Aschränkungen vun verschiddenen technesch Methoden ausgewielt ginn, a kombinéiert mat hiren eegene Besoinen.