1 Вовед

Печатени коло Интегритетот на сигналот (PCB) е актуелна тема во последниве години. Имаше многу домашни истражувачки извештаи за анализа на фактори кои влијаат на интегритетот на сигналот на ПХБ, но тестот за губење на сигналот Вовед во моменталната состојба на технологијата е релативно редок.

Изворот на губење на сигналот на ПХБ далноводот е загубата на проводникот и загубата на диелектрикот на материјалот, а на него влијаат и фактори како што се отпорноста на бакарната фолија, грубоста на бакарната фолија, загубата на зрачење, несовпаѓањето на импедансата и вкрстувањето. Во синџирот на снабдување, индикаторите за прифаќање на производителите на ламинат со бакар (CCL) и производителите на ПХБ експрес користат диелектрична константа и диелектрична загуба; додека индикаторите помеѓу производителите на ПХБ експрес и терминалите обично користат импеданса и загуба на вметнување, како што е прикажано на слика 1.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

За дизајнирање и употреба на ПХБ со голема брзина, начинот на брзо и ефикасно мерење на загубата на сигналот на далноводите на ПХБ е од големо значење за поставувањето на параметрите за дизајн на ПХБ, дебагирањето на симулациите и контролата на производниот процес.

2. Тековен статус на технологијата за тестирање загуба при вметнување на ПХБ

Методите за тестирање на загубите на сигналот на ПХБ кои моментално се користат во индустријата се класифицирани од користените инструменти и може да се поделат во две категории: врз основа на временскиот домен или врз основа на доменот на фреквенција. Инструментот за тестирање на временскиот домен е рефлектометрија на временски домен (TDR) или мерач за пренос на временски домен (TimeDomain Transmission, TDT); инструментот за тестирање на доменот на фреквенција е Векторски мрежен анализатор (VNA). Во спецификацијата за тестирање IPC-TM650, се препорачуваат пет методи за тестирање за тестирање на загуба на сигналот на ПХБ: метод на домен на фреквенција, метод на ефективен пропусен опсег, метод на енергија на коренот на импулсот, метод на ширење на краток импулс, метод на загуба со диференцијално вметнување TDR со еден крај.

2.1 Метод на фреквентен домен

Методот на домен на фреквенција главно користи векторски мрежен анализатор за мерење на S-параметрите на далноводот, директно ја чита вредноста на загубата на вметнување, а потоа го користи наклонот на приспособување на просечната загуба на вметнување во одреден опсег на фреквенција (како 1 GHz ~ 5 GHz) Измерете го поминувањето/неуспехот на таблата.

Разликата во точноста на мерењето на методот на фреквентен домен главно доаѓа од методот на калибрација. Според различните методи на калибрација, може да се подели на методи за електронска калибрација SLOT (Кратка линија-Отворено-Thru), MultI-Line TRL (Thru-Reflect-Line) и Ecal (Електронска калибрација).

SLOT обично се смета за стандарден метод за калибрација [5]. Моделот за калибрација има 12 параметри за грешка. Точноста на калибрација на методот SLOT се одредува според деловите за калибрација. Високопрецизните делови за калибрација ги обезбедуваат производителите на мерната опрема, но деловите за калибрација се скапи, и генерално се погодни само за коаксијална средина, калибрацијата одзема многу време и се зголемува геометриски како што се зголемува бројот на мерните терминали.

Методот Multi-Line TRL главно се користи за некоаксијално калибрационо мерење [6]. Според материјалот на далноводот што го користи корисникот и фреквенцијата на тестирање, деловите за калибрација на TRL се дизајнирани и произведени, како што е прикажано на слика 2. Иако Multi-Line TRL е полесен за дизајнирање и производство од SLOT, времето на калибрација на Повеќелинискиот TRL метод исто така се зголемува геометриски со зголемувањето на бројот на мерните терминали.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

Со цел да се реши проблемот со калибрацијата која одзема многу време, производителите на мерна опрема го воведоа методот на електронска калибрација Ecal [7]. Ecal е стандард за пренос. Точноста на калибрацијата главно се одредува од оригиналните делови за калибрација. Во исто време, се тестира стабилноста на кабелот за тестирање и удвојувањето на уредот за тестирање. Алгоритмот за интерполација на перформансите и фреквенцијата на тестот, исто така, имаат влијание врз точноста на тестот. Општо земено, користете го електронскиот комплет за калибрација за да ја калибрирате референтната површина до крајот на кабелот за тестирање, а потоа користете го методот на де-вградување за да ја компензирате должината на кабелот на прицврстувачот. Како што е прикажано на слика 3.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

За да се добие загубата на вметнување на диференцијалниот далновод како пример, споредбата на трите методи на калибрација е прикажана во Табела 1.

2.2 Метод на ефикасен пропусен опсег

Ефективниот пропусен опсег (EBW) е квалитативно мерење на загубата на далновод α во строга смисла. Не може да обезбеди квантитативна вредност на загубата на вметнување, но обезбедува параметар наречен EBW. Ефективниот метод на пропусен опсег е да се пренесе чекор сигнал со одредено време на покачување до далноводот преку TDR, да се измери максималниот наклон на времето на пораст откако ќе се поврзат инструментот TDR и DUT и да се определи како фактор на загуба, во MV /s. Поточно, Она што го одредува е релативен фактор на вкупна загуба, кој може да се користи за да се идентификуваат промените во загубата на далекуводот од површина до површина или слој до слој [8]. Бидејќи максималниот наклон може да се мери директно од инструментот, методот на ефективна пропусност често се користи за тестирање на масовно производство на печатени кола. Шематскиот дијаграм на EBW тестот е прикажан на Слика 4.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

2.3 Метод на енергија на коренот на импулсот

Root Impulse Energy (RIE) обично користи TDR инструмент за да ги добие TDR брановите форми на линијата за референтна загуба и тестираната линија за пренос, а потоа врши обработка на сигналот на TDR брановите форми. Процесот на тестирање RIE е прикажан на Слика 5:

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

2.4 Метод на ширење на краток импулс

Тестниот принцип на методот на ширење на краток импулс (Short Pulse Propagation, наречен SPP) е да се измерат две далноводи со различни должини, како што се 30 mm и 100 mm, и да се извлечат коефициентот и фазата на слабеење на параметарот со мерење на разликата помеѓу двете должини на далноводи. Постојана, како што е прикажано на слика 6. Користењето на овој метод може да го минимизира влијанието на конекторите, каблите, сондите и точноста на осцилоскопот. Ако се користат TDR инструменти со високи перформанси и IFN (Impulse Forming Network), фреквенцијата на тестот може да биде висока до 40 GHz.

2.5 Метод на загуба на диференцијално вметнување на TDR со еден крај

Еднокрајното TDR до загубата на диференцијално вметнување (SET2DIL) се разликува од тестот за загуба на диференцијално вметнување со користење на VNA со 4 порти. Овој метод користи TDR инструмент со две порти за да го пренесе одговорот на чекорот TDR до диференцијалната далновод. 7 GHz, а на точноста на мерењето главно влијае неконзистентното доцнење на кабелот за тестирање и несовпаѓањето на импедансата на DUT. Предноста на методот SET2DIL е што нема потреба да се користи скапа VNA со 2 порти и нејзините делови за калибрација. Должината на далноводот на тестираниот дел е само половина од методот VNA. Делот за калибрација има едноставна структура и времето на калибрација е значително намалено. Тој е многу погоден за производство на ПХБ. Сериски тест, како што е прикажано на слика 12.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

3 Тест опрема и резултати од тестот

SET2DIL тест плоча, SPP тест плоча и Multi-Line TRL тест плоча беа направени со користење CCL со диелектрична константа од 3.8, диелектрична загуба од 0.008 и RTF бакарна фолија; опремата за тестирање беше осцилоскоп за земање примероци DSA8300 и векторски мрежен анализатор E5071C; диференцијална загуба на вметнување на секој метод Резултатите од тестот се прикажани во Табела 2.

Анализа на факторите кои влијаат на интегритетот на сигналот на плочата со печатено коло на ПХБ

4 Заклучок

Оваа статија главно воведува неколку методи за мерење на загубите на сигналот на ПХБ далноводи кои моментално се користат во индустријата. Поради различните употребени методи за тестирање, измерените вредности на загубата на вметнување се различни, а резултатите од тестот не можат директно да се споредат хоризонтално. Затоа, соодветната технологија за тестирање на загуба на сигнал треба да се избере според предностите и ограничувањата на различните технички методи и да се комбинира со нивните сопствени потреби.