PCB प्रिन्टेड सर्किट बोर्डको सिग्नल अखण्डताको प्रभावकारी कारकहरूको विश्लेषण

1 परिचय

मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) सिग्नल अखण्डता हालका वर्षहरूमा एक तातो विषय भएको छ। PCB सिग्नल अखण्डतालाई असर गर्ने कारकहरूको विश्लेषणमा धेरै घरेलु अनुसन्धान रिपोर्टहरू छन्, तर सिग्नल हानि परीक्षण प्रविधिको हालको अवस्थाको परिचय अपेक्षाकृत दुर्लभ छ।

PCB ट्रान्समिशन लाइन सिग्नल हानिको स्रोत सामग्रीको कन्डक्टर हानि र डाइलेक्ट्रिक हानि हो, र यो तामा पन्नी प्रतिरोध, तामा पन्नी रफनेस, विकिरण क्षति, प्रतिबाधा बेमेल, र क्रसस्टक जस्ता कारकहरूले पनि प्रभावित हुन्छ। आपूर्ति शृङ्खलामा, तामाले ढाकिएको ल्यामिनेट (CCL) निर्माताहरू र PCB एक्सप्रेस निर्माताहरूको स्वीकृति सूचकहरूले डाइइलेक्ट्रिक स्थिर र डाइलेक्ट्रिक हानि प्रयोग गर्छन्; जबकि PCB एक्सप्रेस निर्माताहरू र टर्मिनलहरू बीचको संकेतकहरू सामान्यतया प्रतिबाधा र सम्मिलन हानि प्रयोग गर्दछ, चित्र 1 मा देखाइएको रूपमा।

PCB प्रिन्टेड सर्किट बोर्डको सिग्नल अखण्डताको प्रभावकारी कारकहरूको विश्लेषण

उच्च-गति PCB डिजाइन र प्रयोगको लागि, PCB प्रसारण लाइनहरूको संकेत हानि कसरी छिटो र प्रभावकारी रूपमा मापन गर्ने PCB डिजाइन प्यारामिटरहरू, सिमुलेशन डिबगिङ, र उत्पादन प्रक्रियाको नियन्त्रणको लागि ठूलो महत्त्व छ।

2. PCB सम्मिलन हानि परीक्षण प्रविधिको वर्तमान स्थिति

हाल उद्योगमा प्रयोग गरिएका PCB सिग्नल हानि परीक्षण विधिहरू प्रयोग गरिएका उपकरणहरूबाट वर्गीकृत गरिएका छन्, र दुई वर्गहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: समय डोमेनमा आधारित वा फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा आधारित। टाइम डोमेन परीक्षण उपकरण टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री (TDR) वा टाइम डोमेन ट्रान्समिशन मिटर (TImeDomain Transmission, TDT); आवृत्ति डोमेन परीक्षण उपकरण एक भेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) हो। IPC-TM650 परीक्षण विशिष्टतामा, PCB सिग्नल हानि परीक्षणको लागि पाँचवटा परीक्षण विधिहरू सिफारिस गरिएको छ: फ्रिक्वेन्सी डोमेन विधि, प्रभावकारी ब्यान्डविथ विधि, रूट पल्स ऊर्जा विधि, छोटो पल्स प्रसार विधि, एकल-अन्त TDR भिन्नता सम्मिलित घाटा विधि।

2.1 फ्रिक्वेन्सी डोमेन विधि

फ्रिक्वेन्सी डोमेन मेथडले मुख्यतया प्रसारण लाइनको S-प्यारामिटरहरू मापन गर्न भेक्टर नेटवर्क विश्लेषक प्रयोग गर्दछ, सिधै सम्मिलन घाटा मान पढ्छ, र त्यसपछि निश्चित फ्रिक्वेन्सी दायरा (जस्तै 1 GHz ~) मा औसत सम्मिलन हानिको फिटिंग स्लोप प्रयोग गर्दछ। 5 GHz) बोर्डको पास/फेल नाप्नुहोस्।

फ्रिक्वेन्सी डोमेन विधिको मापन शुद्धतामा भिन्नता मुख्यतया क्यालिब्रेसन विधिबाट आउँछ। विभिन्न क्यालिब्रेसन विधिहरू अनुसार, यसलाई SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) र Ecal (इलेक्ट्रोनिक क्यालिब्रेसन) इलेक्ट्रोनिक क्यालिब्रेसन विधिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।

SLOT लाई सामान्यतया मानक क्यालिब्रेसन विधिको रूपमा मानिन्छ [5]। क्यालिब्रेसन मोडेलमा १२ त्रुटि प्यारामिटरहरू छन्। SLOT विधिको क्यालिब्रेसन शुद्धता क्यालिब्रेसन भागहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ। उच्च परिशुद्धता क्यालिब्रेसन भागहरू मापन उपकरण निर्माताहरू द्वारा प्रदान गरिन्छ, तर क्यालिब्रेसन भागहरू महँगो हुन्छन्, र सामान्यतया केवल समाक्षीय वातावरणको लागि उपयुक्त हुन्छ, क्यालिब्रेसन समय-उपभोग गर्ने हो र मापन टर्मिनलहरूको संख्या बढ्दै जाँदा ज्यामितीय रूपमा बढ्छ।

बहु-लाइन TRL विधि मुख्यतया गैर-समाक्षीय क्यालिब्रेसन मापनको लागि प्रयोग गरिन्छ [6]। प्रयोगकर्ताले प्रयोग गरेको ट्रान्समिसन लाइनको सामग्री र परीक्षण फ्रिक्वेन्सी अनुसार, चित्र २ मा देखाइए अनुसार TRL क्यालिब्रेसन पार्ट्स डिजाइन र उत्पादन गरिन्छ। यद्यपि बहु-लाइन TRL SLOT भन्दा डिजाइन र निर्माण गर्न सजिलो छ, क्यालिब्रेसन समय बहु-लाइन TRL विधिले मापन टर्मिनलहरूको संख्याको वृद्धिसँगै ज्यामितीय रूपमा पनि बढाउँछ।

समय-उपभोग क्यालिब्रेसनको समस्या समाधान गर्न, मापन उपकरण निर्माताहरूले Ecal इलेक्ट्रोनिक क्यालिब्रेसन विधि प्रस्तुत गरेका छन् [7]। Ecal एक प्रसारण मानक हो। क्यालिब्रेसन शुद्धता मुख्य रूपमा मूल क्यालिब्रेसन भागहरू द्वारा निर्धारण गरिन्छ। एकै समयमा, परीक्षण केबलको स्थिरता र परीक्षण फिक्स्चर उपकरणको नक्कल परीक्षण गरिन्छ। कार्यसम्पादन र परीक्षण फ्रिक्वेन्सीको इन्टरपोलेसन एल्गोरिथ्मले पनि परीक्षणको शुद्धतामा प्रभाव पार्छ। सामान्यतया, परीक्षण केबलको अन्त्यमा सन्दर्भ सतह क्यालिब्रेट गर्न इलेक्ट्रोनिक क्यालिब्रेसन किट प्रयोग गर्नुहोस्, र त्यसपछि फिक्स्चरको केबल लम्बाइ क्षतिपूर्ति गर्न डि-इम्बेडिङ विधि प्रयोग गर्नुहोस्। चित्र 3 मा देखाइएको छ।

उदाहरणको रूपमा भिन्नता प्रसारण लाइनको सम्मिलित हानि प्राप्त गर्न, तीन क्यालिब्रेसन विधिहरूको तुलना तालिका 1 मा देखाइएको छ।

2.2 प्रभावकारी ब्यान्डविथ विधि

प्रभावकारी ब्यान्डविथ (EBW) कडा अर्थमा प्रसारण लाइन हानि α को गुणात्मक मापन हो। यसले सम्मिलन हानिको मात्रात्मक मान प्रदान गर्न सक्दैन, तर यसले EBW भनिने प्यारामिटर प्रदान गर्दछ। प्रभावकारी ब्यान्डविथ विधि भनेको TDR मार्फत प्रसारण लाइनमा एक निश्चित वृद्धि समयको साथ एक चरण संकेत पठाउनु हो, TDR उपकरण र DUT जडान भएपछि वृद्धि समयको अधिकतम ढलान मापन गर्नुहोस्, र MV मा यसलाई नोक्सान कारकको रूपमा निर्धारण गर्नुहोस्। /s। थप स्पष्ट रूपमा, यसले के निर्धारण गर्छ सापेक्षिक कुल घाटा कारक हो, जुन सतह देखि सतह वा तह तहसम्म प्रसारण लाइन हानिमा परिवर्तनहरू पहिचान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ [8]। अधिकतम ढलान सिधै उपकरणबाट मापन गर्न सकिन्छ, प्रभावकारी ब्यान्डविथ विधि प्राय: मुद्रित सर्किट बोर्डहरूको ठूलो उत्पादन परीक्षणको लागि प्रयोग गरिन्छ। EBW परीक्षणको योजनाबद्ध रेखाचित्र चित्र ४ मा देखाइएको छ।

2.3 रूट पल्स ऊर्जा विधि

रूट इम्पल्स एनर्जी (RIE) ले सामान्यतया सन्दर्भ हानि रेखा र परीक्षण प्रसारण लाइनको TDR तरंगरूपहरू प्राप्त गर्न TDR उपकरण प्रयोग गर्दछ, र त्यसपछि TDR तरंगमा संकेत प्रशोधन गर्दछ। RIE परीक्षण प्रक्रिया चित्र 5 मा देखाइएको छ:

2.4 छोटो पल्स प्रसार विधि

छोटो पल्स प्रोपेगेशन विधि (छोटो पल्स प्रोपेगेशन, जसलाई एसपीपी भनिन्छ) परीक्षण सिद्धान्त भनेको 30 मिमी र 100 मिमी जस्ता विभिन्न लम्बाइका दुई प्रसारण लाइनहरू नाप्नु हो, र दुई बीचको भिन्नता नाप्दै प्यारामिटर क्षीणन गुणांक र चरण निकाल्नु हो। प्रसारण लाइन लम्बाइ। स्थिर, चित्र 6 मा देखाइएको रूपमा। यो विधि प्रयोग गरेर कनेक्टर, केबल, प्रोब, र ओसिलोस्कोप शुद्धता को प्रभाव कम गर्न सक्छ। यदि उच्च प्रदर्शन TDR उपकरणहरू र IFN (इम्पल्स फर्मिङ नेटवर्क) प्रयोग गरिन्छ भने, परीक्षण आवृत्ति 40 GHz को रूपमा उच्च हुन सक्छ।

2.5 एकल-समाप्त TDR भिन्नता सम्मिलित घाटा विधि

सिंगल-एन्डेड TDR टू डिफरेंशियल इन्सर्सन लस (SET2DIL) 4-पोर्ट VNA प्रयोग गरेर डिफरेंशियल इन्सर्सन लस टेस्ट भन्दा फरक छ। यो विधिले भिन्न प्रसारण लाइनमा TDR चरण प्रतिक्रिया प्रसारण गर्न दुई-पोर्ट TDR उपकरण प्रयोग गर्दछ, चित्र 7 मा देखाइएको रूपमा, भिन्न प्रसारण लाइनको अन्त्य छोटो छ। SET2DIL विधिको विशिष्ट मापन आवृत्ति दायरा 2 GHz ~ हो। 12 GHz, र मापन शुद्धता मुख्यतया परीक्षण केबलको असंगत ढिलाइ र DUT को प्रतिबाधा बेमेल द्वारा प्रभावित हुन्छ। SET2DIL विधिको फाइदा यो हो कि त्यहाँ महँगो 4-पोर्ट VNA र यसको क्यालिब्रेसन भागहरू प्रयोग गर्न आवश्यक छैन। परीक्षण गरिएको भागको प्रसारण लाइनको लम्बाइ VNA विधिको आधा मात्र हो। क्यालिब्रेसन भागको एक साधारण संरचना छ र क्यालिब्रेसन समय धेरै कम छ। यो PCB निर्माण को लागी धेरै उपयुक्त छ। ब्याच परीक्षण, चित्र 8 मा देखाइएको रूपमा।

3 परीक्षण उपकरण र परीक्षण परिणाम

SET2DIL परीक्षण बोर्ड, SPP परीक्षण बोर्ड र बहु-लाइन TRL परीक्षण बोर्ड 3.8 को डाइलेक्ट्रिक स्थिरता, 0.008 को डाइइलेक्ट्रिक हानि, र RTF तामा पन्नी संग CCL प्रयोग गरी बनाइयो; परीक्षण उपकरण DSA8300 नमूना ओसिलोस्कोप र E5071C भेक्टर नेटवर्क विश्लेषक थियो; प्रत्येक विधिको विभेदक सम्मिलन हानि परीक्षणको नतिजा तालिका २ मा देखाइएको छ।

4 निष्कर्ष

यस लेखले मुख्यतया उद्योगमा हाल प्रयोग हुने धेरै पीसीबी प्रसारण लाइन सिग्नल हानि मापन विधिहरू प्रस्तुत गर्दछ। प्रयोग गरिएका विभिन्न परीक्षण विधिहरूको कारण, मापन गरिएको सम्मिलन हानि मानहरू फरक छन्, र परीक्षण परिणामहरू सीधा तेर्सो रूपमा तुलना गर्न सकिँदैन। तसर्थ, उपयुक्त संकेत हानि परीक्षण टेक्नोलोजी विभिन्न प्राविधिक विधिहरूको फाइदा र सीमितताहरू अनुसार चयन गरिनु पर्छ, र तिनीहरूको आफ्नै आवश्यकताहरूसँग मिलाएर।