1 Pengenalan

Papan litar bercetak (PCB) integriti isyarat telah menjadi topik hangat sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Terdapat banyak laporan penyelidikan domestik mengenai analisis faktor yang mempengaruhi integriti isyarat PCB, tetapi ujian kehilangan isyarat Pengenalan kepada keadaan semasa teknologi agak jarang berlaku.

Punca kehilangan isyarat talian penghantaran PCB ialah kehilangan konduktor dan kehilangan dielektrik bahan, dan ia juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti rintangan foil tembaga, kekasaran foil tembaga, kehilangan sinaran, ketidakpadanan impedans, dan crosstalk. Dalam rantaian bekalan, penunjuk penerimaan pengeluar laminat berpakaian tembaga (CCL) dan pengeluar ekspres PCB menggunakan pemalar dielektrik dan kehilangan dielektrik; manakala penunjuk antara pengeluar dan terminal ekspres PCB biasanya menggunakan impedans dan kehilangan sisipan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

Untuk reka bentuk dan penggunaan PCB berkelajuan tinggi, cara mengukur kehilangan isyarat talian penghantaran PCB dengan cepat dan berkesan adalah sangat penting untuk penetapan parameter reka bentuk PCB, nyahpepijat simulasi dan kawalan proses pengeluaran.

2. Status semasa teknologi ujian kehilangan sisipan PCB

Kaedah ujian kehilangan isyarat PCB yang kini digunakan dalam industri dikelaskan daripada instrumen yang digunakan, dan boleh dibahagikan kepada dua kategori: berdasarkan domain masa atau berdasarkan domain frekuensi. Instrumen ujian domain masa ialah Time Domain Reflectometry (TDR) atau meter penghantaran domain masa (TImeDomain Transmission, TDT); instrumen ujian domain frekuensi ialah Penganalisis Rangkaian Vektor (VNA). Dalam spesifikasi ujian IPC-TM650, lima kaedah ujian disyorkan untuk ujian kehilangan isyarat PCB: kaedah domain frekuensi, kaedah jalur lebar yang berkesan, kaedah tenaga nadi akar, kaedah penyebaran nadi pendek, kaedah kehilangan sisipan pembezaan TDR satu hujung.

2.1 Kaedah domain kekerapan

Kaedah Domain Frekuensi terutamanya menggunakan penganalisis rangkaian vektor untuk mengukur parameter S talian penghantaran, membaca secara langsung nilai kehilangan sisipan, dan kemudian menggunakan cerun pemasangan purata kehilangan sisipan dalam julat frekuensi tertentu (seperti 1 GHz ~ 5 GHz) Ukur lulus/gagal papan.

Perbezaan dalam ketepatan pengukuran kaedah domain frekuensi terutamanya datang daripada kaedah penentukuran. Mengikut kaedah penentukuran yang berbeza, ia boleh dibahagikan kepada kaedah penentukuran elektronik SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) dan Ecal (Electronic calibration).

SLOT biasanya dianggap sebagai kaedah penentukuran piawai [5]. Model penentukuran mempunyai 12 parameter ralat. Ketepatan penentukuran kaedah SLOT ditentukan oleh bahagian penentukuran. Bahagian penentukuran berketepatan tinggi disediakan oleh pengilang peralatan pengukur, tetapi bahagian penentukuran adalah mahal , Dan secara amnya hanya sesuai untuk persekitaran sepaksi, penentukuran memakan masa dan meningkat secara geometri apabila bilangan terminal pengukuran bertambah.

Kaedah TRL MulTI-Line digunakan terutamanya untuk pengukuran penentukuran bukan sepaksi [6]. Mengikut bahan talian penghantaran yang digunakan oleh pengguna dan kekerapan ujian, bahagian penentukuran TRL direka dan dihasilkan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Walaupun TRL Pelbagai Talian lebih mudah untuk mereka bentuk dan mengeluarkan daripada SLOT, masa penentukuran bagi Kaedah TRL Berbilang Talian juga meningkat secara geometri dengan pertambahan bilangan terminal ukuran.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

Bagi menyelesaikan masalah penentukuran yang memakan masa, pengeluar peralatan pengukuran telah memperkenalkan kaedah penentukuran elektronik Ecal [7]. Ecal ialah standard penghantaran. Ketepatan penentukuran ditentukan terutamanya oleh bahagian penentukuran asal. Pada masa yang sama, kestabilan kabel ujian dan penduaan peranti lekapan ujian diuji. Algoritma interpolasi prestasi dan kekerapan ujian juga mempunyai kesan ke atas ketepatan ujian. Secara amnya, gunakan kit penentukuran elektronik untuk menentukur permukaan rujukan ke hujung kabel ujian, dan kemudian gunakan kaedah nyahbenam untuk mengimbangi panjang kabel lekapan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

Untuk mendapatkan kehilangan sisipan talian penghantaran pembezaan sebagai contoh, perbandingan tiga kaedah penentukuran ditunjukkan dalam Jadual 1.

2.2 Kaedah lebar jalur yang berkesan

Lebar Jalur Berkesan (EBW) ialah ukuran kualitatif bagi kehilangan talian penghantaran α dalam erti kata yang ketat. Ia tidak boleh memberikan nilai kuantitatif kehilangan sisipan, tetapi ia menyediakan parameter yang dipanggil EBW. Kaedah lebar jalur yang berkesan adalah untuk menghantar isyarat langkah dengan masa kenaikan tertentu ke talian penghantaran melalui TDR, mengukur cerun maksimum masa kenaikan selepas instrumen TDR dan DUT disambungkan, dan menentukannya sebagai faktor kehilangan, dalam MV /s. Lebih tepat lagi, Apa yang ditentukannya ialah faktor jumlah kerugian relatif, yang boleh digunakan untuk mengenal pasti perubahan kehilangan talian penghantaran dari permukaan ke permukaan atau lapisan ke lapisan [8]. Oleh kerana cerun maksimum boleh diukur terus dari instrumen, kaedah lebar jalur yang berkesan sering digunakan untuk ujian pengeluaran besar-besaran papan litar bercetak. Gambarajah skematik ujian EBW ditunjukkan dalam Rajah 4.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

2.3 Kaedah tenaga nadi akar

Root ImPulse Energy (RIE) biasanya menggunakan instrumen TDR untuk mendapatkan bentuk gelombang TDR bagi garis kehilangan rujukan dan talian penghantaran ujian, dan kemudian melakukan pemprosesan isyarat pada bentuk gelombang TDR. Proses ujian RIE ditunjukkan dalam Rajah 5:

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

2.4 Kaedah perambatan nadi pendek

Kaedah perambatan nadi pendek (Short Pulse Propagation, dirujuk sebagai SPP) prinsip ujian adalah untuk mengukur dua talian penghantaran dengan panjang yang berbeza, seperti 30 mm dan 100 mm, dan mengekstrak pekali dan fasa pengecilan parameter dengan mengukur perbezaan antara kedua-dua panjang talian penghantaran. Malar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Menggunakan kaedah ini boleh meminimumkan kesan penyambung, kabel, probe dan ketepatan osiloskop. Jika instrumen TDR berprestasi tinggi dan IFN (Rangkaian Pembentukan Impuls) digunakan, kekerapan ujian boleh setinggi 40 GHz.

2.5 Kaedah kehilangan sisipan pembezaan TDR satu hujung

TDR Berakhir Tunggal kepada Kehilangan Sisipan Berbeza (SET2DIL) adalah berbeza daripada ujian kehilangan sisipan pembezaan menggunakan VNA 4-port. Kaedah ini menggunakan instrumen TDR dua port untuk menghantar tindak balas langkah TDR kepada talian penghantaran pembezaan, Penghujung talian penghantaran pembezaan dipendekkan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7. Julat kekerapan pengukuran biasa kaedah SET2DIL ialah 2 GHz ~ 12 GHz, dan ketepatan pengukuran dipengaruhi terutamanya oleh kelewatan kabel ujian yang tidak konsisten dan ketidakpadanan impedans DUT. Kelebihan kaedah SET2DIL ialah tidak perlu menggunakan VNA 4-port yang mahal dan bahagian penentukurannya. Panjang talian penghantaran bahagian yang diuji hanyalah separuh daripada kaedah VNA. Bahagian penentukuran mempunyai struktur yang ringkas dan masa penentukuran dikurangkan dengan banyak. Ia sangat sesuai untuk pembuatan PCB. Ujian kelompok, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

3 Peralatan ujian dan keputusan ujian

Papan ujian SET2DIL, papan ujian SPP dan papan ujian TRL Berbilang Talian dibuat menggunakan CCL dengan pemalar dielektrik 3.8, kehilangan dielektrik 0.008, dan kerajang tembaga RTF; peralatan ujian ialah osiloskop pensampelan DSA8300 dan penganalisis rangkaian vektor E5071C; kehilangan sisipan pembezaan bagi setiap kaedah Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 2.

Analisis Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keutuhan Isyarat Papan Litar Bercetak PCB

Kesimpulan 4

Artikel ini terutamanya memperkenalkan beberapa kaedah pengukuran kehilangan isyarat talian penghantaran PCB yang kini digunakan dalam industri. Oleh kerana kaedah ujian yang berbeza digunakan, nilai kehilangan sisipan yang diukur adalah berbeza, dan keputusan ujian tidak boleh dibandingkan secara langsung secara mendatar. Oleh itu, teknologi ujian kehilangan isyarat yang sesuai harus dipilih mengikut kelebihan dan batasan pelbagai kaedah teknikal, dan digabungkan dengan keperluan mereka sendiri.