1 Įvadas

Spausdintinė plokštė (PCB) signalo vientisumas pastaraisiais metais buvo karšta tema. Buvo atlikta daug vietinių tyrimų ataskaitų apie PCB signalo vientisumą veikiančių veiksnių analizę, tačiau signalo praradimo testas Įvadas į dabartinę technologijos būklę yra gana retas.

PCB perdavimo linijos signalo praradimo šaltinis yra laidininko praradimas ir medžiagos dielektrinis praradimas, taip pat tam įtakos turi tokie veiksniai kaip vario folijos atsparumas, vario folijos šiurkštumas, spinduliuotės praradimas, impedanso neatitikimas ir skersinis pokalbis. Tiekimo grandinėje variu plakiruoto laminato (CCL) gamintojų ir PCB greitųjų gamintojų priimtinumo rodikliai naudoja dielektrinę konstantą ir dielektrinius nuostolius; o indikatoriai tarp PCB greitųjų gamintojų ir gnybtų paprastai naudoja varžą ir įterpimo nuostolius, kaip parodyta 1 paveiksle.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

Didelės spartos PCB projektavimui ir naudojimui, kaip greitai ir efektyviai išmatuoti PCB perdavimo linijų signalo praradimą, labai svarbu nustatant PCB projektavimo parametrus, modeliuojant derinimą ir kontroliuojant gamybos procesą.

2. Dabartinė PCB įterpimo nuostolių tikrinimo technologijos būklė

Šiuo metu pramonėje naudojami PCB signalo praradimo bandymo metodai yra klasifikuojami pagal naudojamus instrumentus ir gali būti suskirstyti į dvi kategorijas: pagal laiko sritį arba pagal dažnio sritį. Laiko srities bandymo priemonė yra laiko srities atspindėjimo matavimo prietaisas (TDR) arba laiko srities perdavimo matuoklis (TImeDomain Transmission, TDT); dažnio srities bandymo priemonė yra vektorinis tinklo analizatorius (VNA). IPC-TM650 bandymo specifikacijoje PCB signalo praradimo testavimui rekomenduojami penki bandymo metodai: dažnio srities metodas, efektyvaus dažnių juostos pločio metodas, šakninio impulso energijos metodas, trumpojo impulso sklidimo metodas, vieno galo TDR diferencinio įterpimo praradimo metodas.

2.1 Dažnio srities metodas

Dažnio srities metodas daugiausia naudoja vektorinį tinklo analizatorių perdavimo linijos S parametrams matuoti, tiesiogiai nuskaito įterpimo nuostolių vertę ir tada naudoja vidutinių įterpimo nuostolių pritaikymo nuolydį konkrečiame dažnių diapazone (pvz., 1 GHz ~). 5 GHz) Išmatuokite plokštės tinkamumą / nesėkmę.

Dažnio srities metodo matavimo tikslumo skirtumas daugiausia atsiranda dėl kalibravimo metodo. Pagal skirtingus kalibravimo metodus jis gali būti suskirstytas į SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) ir Ecal (Elektroninis kalibravimas) elektroninio kalibravimo metodus.

SLOT paprastai laikomas standartiniu kalibravimo metodu [5]. Kalibravimo modelis turi 12 klaidų parametrų. SLOT metodo kalibravimo tikslumas nustatomas pagal kalibravimo dalis. Didelio tikslumo kalibravimo dalis tiekia matavimo įrangos gamintojai, tačiau kalibravimo dalys yra brangios ir paprastai tinka tik bendraašiai aplinkai, kalibravimas užima daug laiko ir didėja geometriškai, nes didėja matavimo gnybtų skaičius.

MultiTI-Line TRL metodas daugiausia naudojamas nekoaksialiniam kalibravimo matavimui [6]. Atsižvelgiant į vartotojo naudojamą perdavimo linijos medžiagą ir bandymo dažnį, TRL kalibravimo dalys projektuojamos ir gaminamos, kaip parodyta 2 paveiksle. Nors Multi-Line TRL lengviau suprojektuoti ir pagaminti nei SLOT, kalibravimo laikas Multi-Line TRL metodas taip pat geometriškai didėja didėjant matavimo gnybtų skaičiui.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

Norėdami išspręsti daug laiko reikalaujančio kalibravimo problemą, matavimo įrangos gamintojai įdiegė Ecal elektroninio kalibravimo metodą [7]. Ecal yra perdavimo standartas. Kalibravimo tikslumą daugiausia lemia originalios kalibravimo dalys. Tuo pačiu metu tikrinamas bandomojo kabelio stabilumas ir bandymo tvirtinimo įtaiso dubliavimasis. Veikimo ir bandymo dažnio interpoliacijos algoritmas taip pat turi įtakos bandymo tikslumui. Paprastai naudokite elektroninį kalibravimo rinkinį, kad sukalibruotumėte atskaitos paviršių iki bandomojo kabelio galo, o tada naudokite išmontavimo metodą, kad kompensuotumėte armatūros kabelio ilgį. Kaip parodyta 3 paveiksle.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

Norint gauti diferencialinės perdavimo linijos įterpimo nuostolių pavyzdį, trijų kalibravimo metodų palyginimas parodytas 1 lentelėje.

2.2 Efektyvus pralaidumo metodas

Efektyvus dažnių juostos plotis (EBW) yra kokybinis perdavimo linijos nuostolių α matavimas griežtąja prasme. Jis negali pateikti kiekybinės įterpimo praradimo vertės, bet pateikia parametrą, vadinamą EBW. Veiksmingas dažnių juostos pločio metodas yra perduoti į perdavimo liniją per TDR žingsninį signalą su tam tikra kilimo trukme, išmatuoti maksimalų pakilimo laiko nuolydį prijungus TDR prietaisą ir DUT ir nustatyti jį kaip nuostolių koeficientą MV. /s. Tiksliau, tai, ką jis nustato, yra santykinis bendrųjų nuostolių koeficientas, kuris gali būti naudojamas norint nustatyti perdavimo linijos nuostolių pokyčius nuo paviršiaus iki paviršiaus arba sluoksnio į sluoksnį [8]. Kadangi didžiausią nuolydį galima išmatuoti tiesiai iš prietaiso, efektyvaus dažnių juostos pločio metodas dažnai naudojamas spausdintinių plokščių masinės gamybos bandymams. EBW testo schema parodyta 4 pav.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

2.3 Šakninio impulso energijos metodas

Root ImPulse Energy (RIE) paprastai naudoja TDR instrumentą, kad gautų atskaitos nuostolių linijos ir bandomosios perdavimo linijos TDR bangos formas, o tada apdoroja TDR bangų formas. RIE bandymo procesas parodytas 5 paveiksle:

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

2.4 Trumpo impulso sklidimo metodas

Trumpo impulso sklidimo metodo (Short Pulse Propagation, vadinamo SPP) bandymo principas yra išmatuoti dvi skirtingo ilgio perdavimo linijas, pvz., 30 mm ir 100 mm, ir išmatuoti parametrų slopinimo koeficientą bei fazę, matuojant skirtumą tarp jų. perdavimo linijų ilgiai. Pastovi, kaip parodyta 6 paveiksle. Naudojant šį metodą galima sumažinti jungčių, kabelių, zondų poveikį ir osciloskopo tikslumą. Jei naudojami didelio našumo TDR prietaisai ir IFN (impulsų formavimo tinklas), bandymo dažnis gali siekti 40 GHz.

2.5 Vieno galo TDR diferencinio įterpimo praradimo metodas

Vieno galo TDR iki diferencinio įterpimo praradimo (SET2DIL) skiriasi nuo diferencinio įterpimo praradimo bandymo naudojant 4 prievadų VNA. Šis metodas naudoja dviejų prievadų TDR instrumentą, kad perduotų TDR žingsninį atsaką į diferencinę perdavimo liniją. Diferencialinės perdavimo linijos galas yra trumpinamas, kaip parodyta 7 paveiksle. Tipiškas SET2DIL metodo matavimo dažnių diapazonas yra 2 GHz ~ 12 GHz, o matavimo tikslumui daugiausia įtakos turi nenuoseklus bandomojo kabelio vėlavimas ir DUT varžos neatitikimas. SET2DIL metodo privalumas yra tas, kad nereikia naudoti brangios 4 prievadų VNA ir jos kalibravimo dalių. Išbandytos dalies perdavimo linijos ilgis yra tik pusė VNA metodo. Kalibravimo dalis yra paprastos struktūros, o kalibravimo laikas labai sutrumpėja. Tai labai tinka PCB gamybai. Partijos bandymas, kaip parodyta 8 paveiksle.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

3 Bandymo įranga ir bandymų rezultatai

SET2DIL bandymo plokštė, SPP bandymo plokštė ir kelių linijų TRL bandymo plokštė buvo pagamintos naudojant CCL, kurios dielektrinė konstanta 3.8, dielektriniai nuostoliai 0.008, ir RTF vario folija; bandymo įranga buvo DSA8300 mėginių ėmimo osciloskopas ir E5071C vektorinio tinklo analizatorius; Kiekvieno metodo diferencinis įterpimo praradimas Bandymo rezultatai pateikti 2 lentelėje.

PCB spausdintinės plokštės signalo vientisumą įtakojančių veiksnių analizė

4 Išvada

Šiame straipsnyje daugiausia pristatomi keli PCB perdavimo linijos signalo nuostolių matavimo metodai, šiuo metu naudojami pramonėje. Dėl naudojamų skirtingų bandymo metodų išmatuotos įterpimo nuostolių reikšmės skiriasi, todėl bandymo rezultatų negalima tiesiogiai lyginti horizontaliai. Todėl tinkama signalo praradimo bandymo technologija turėtų būti parinkta atsižvelgiant į įvairių techninių metodų privalumus ir apribojimus bei derinama su jų pačių poreikiais.