1 Hyrje

Shtypura qark bordit Integriteti i sinjalit (PCB) ka qenë një temë e nxehtë vitet e fundit. Ka pasur shumë raporte kërkimore vendase mbi analizën e faktorëve që ndikojnë në integritetin e sinjalit PCB, por testi i humbjes së sinjalit Hyrje në gjendjen aktuale të teknologjisë është relativisht i rrallë.

Burimi i humbjes së sinjalit të linjës së transmetimit PCB është humbja e përcjellësit dhe humbja dielektrike e materialit, dhe gjithashtu ndikohet nga faktorë të tillë si rezistenca e fletës së bakrit, vrazhdësia e fletës së bakrit, humbja e rrezatimit, mospërputhja e rezistencës dhe ndërlidhja. Në zinxhirin e furnizimit, treguesit e pranimit të prodhuesve të laminatit të veshur me bakër (CCL) dhe prodhuesve të ekspresit të PCB përdorin konstante dielektrike dhe humbje dielektrike; ndërsa treguesit ndërmjet prodhuesve të PCB Express dhe terminaleve zakonisht përdorin impedancën dhe humbjen e futjes, siç tregohet në Figurën 1.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

Për dizajnimin dhe përdorimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë, mënyra se si të matet shpejt dhe në mënyrë efektive humbja e sinjalit të linjave të transmetimit PCB ka një rëndësi të madhe për vendosjen e parametrave të projektimit të PCB-ve, korrigjimin e simulimit dhe kontrollin e procesit të prodhimit.

2. Statusi aktual i teknologjisë së testimit të humbjes së futjes së PCB

Metodat e testimit të humbjes së sinjalit PCB që përdoren aktualisht në industri klasifikohen nga instrumentet e përdorura dhe mund të ndahen në dy kategori: bazuar në domenin e kohës ose bazuar në domenin e frekuencës. Instrumenti i testimit të domenit të kohës është një reflektim i domenit kohor (TDR) ose një matës i transmetimit të domenit të kohës (TimeDomain Transmission, TDT); instrumenti i testimit të domenit të frekuencës është një analizues i rrjetit vektorial (VNA). Në specifikimin e testit IPC-TM650, rekomandohen pesë metoda testimi për testimin e humbjes së sinjalit PCB: metoda e domenit të frekuencës, metoda e gjerësisë së brezit efektiv, metoda e energjisë së pulsit rrënjë, metoda e përhapjes së pulsit të shkurtër, metoda e humbjes me futje diferenciale TDR me një fund.

2.1 Metoda e domenit të frekuencës

Metoda e Domenit të Frekuencave përdor kryesisht një analizues të rrjetit vektor për të matur parametrat S të linjës së transmetimit, lexon drejtpërdrejt vlerën e humbjes së futjes dhe më pas përdor pjerrësinë e përshtatjes së humbjes mesatare të futjes në një gamë specifike frekuence (si p.sh. 1 GHz ~ 5 GHz) Matni kalimin/dështimin e tabelës.

Dallimi në saktësinë e matjes së metodës së domenit të frekuencës vjen kryesisht nga metoda e kalibrimit. Sipas metodave të ndryshme të kalibrimit, ai mund të ndahet në metodat e kalibrimit elektronik SLOT (Short-Line-Open-Thru), Multi-Line TRL (Thru-Reflect-Line) dhe Ecal (kalibrimi elektronik).

SLOT zakonisht konsiderohet si një metodë standarde e kalibrimit [5]. Modeli i kalibrimit ka 12 parametra gabimi. Saktësia e kalibrimit të metodës SLOT përcaktohet nga pjesët e kalibrimit. Pjesët e kalibrimit me precizion të lartë sigurohen nga prodhuesit e pajisjeve matëse, por pjesët e kalibrimit janë të shtrenjta, dhe në përgjithësi janë të përshtatshme vetëm për mjedisin koaksial, kalibrimi kërkon kohë dhe rritet gjeometrikisht me rritjen e numrit të terminaleve matëse.

Metoda Multi-Line TRL përdoret kryesisht për matjen e kalibrimit jo koaksial [6]. Sipas materialit të linjës së transmetimit të përdorur nga përdoruesi dhe frekuencës së provës, pjesët e kalibrimit TRL janë projektuar dhe prodhuar, siç tregohet në figurën 2. Edhe pse TRL Multi-Line është më e lehtë për t’u projektuar dhe prodhuar sesa SLOT, koha e kalibrimit të Metoda TRL me shumë linja gjithashtu rritet gjeometrikisht me rritjen e numrit të terminaleve matëse.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

Për të zgjidhur problemin e kalibrimit që kërkon shumë kohë, prodhuesit e pajisjeve matëse kanë prezantuar metodën e kalibrimit elektronik Ecal [7]. Ecal është një standard transmetimi. Saktësia e kalibrimit përcaktohet kryesisht nga pjesët origjinale të kalibrimit. Në të njëjtën kohë, testohet qëndrueshmëria e kabllit të provës dhe dyfishimi i pajisjes së pajisjes së testimit. Algoritmi i interpolimit të performancës dhe frekuenca e provës gjithashtu ka një ndikim në saktësinë e testit. Në përgjithësi, përdorni kompletin elektronik të kalibrimit për të kalibruar sipërfaqen e referencës deri në fund të kabllit të provës dhe më pas përdorni metodën e heqjes së ngulitjes për të kompensuar gjatësinë e kabllit të pajisjes. Siç tregohet në figurën 3.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

Për të marrë humbjen e futjes së linjës diferenciale të transmetimit si shembull, krahasimi i tre metodave të kalibrimit është paraqitur në tabelën 1.

2.2 Metoda efektive e gjerësisë së brezit

Gjerësia e brezit efektiv (EBW) është një matje cilësore e humbjes së linjës së transmetimit α në një kuptim të ngushtë. Ai nuk mund të sigurojë një vlerë sasiore të humbjes së futjes, por siguron një parametër të quajtur EBW. Metoda efektive e gjerësisë së brezit është transmetimi i një sinjali hapi me një kohë specifike ngritjeje në linjën e transmetimit përmes TDR, matja e pjerrësisë maksimale të kohës së rritjes pasi instrumenti TDR dhe DUT janë lidhur dhe përcaktimi i tij si faktori i humbjes, në MV. /s. Më saktësisht, ajo që përcakton është një faktor relativ i humbjes totale, i cili mund të përdoret për të identifikuar ndryshimet në humbjen e linjës së transmetimit nga sipërfaqja në sipërfaqe ose shtresa në shtresë [8]. Meqenëse pjerrësia maksimale mund të matet drejtpërdrejt nga instrumenti, metoda efektive e gjerësisë së brezit përdoret shpesh për testimin e prodhimit masiv të bordeve të qarkut të printuar. Diagrami skematik i testit EBW është paraqitur në Figurën 4.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

2.3 Metoda e energjisë së pulsit rrënjë

Root Impulse Energy (RIE) zakonisht përdor një instrument TDR për të marrë format valore TDR të linjës së humbjes së referencës dhe linjës së transmetimit test, dhe më pas të kryejë përpunimin e sinjalit në format e valëve TDR. Procesi i testit RIE është paraqitur në Figurën 5:

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

2.4 Metoda e përhapjes së pulsit të shkurtër

Parimi i provës së metodës së përhapjes së pulsit të shkurtër (Short Pulse Propagation, referuar si SPP) është të matë dy linja transmetimi me gjatësi të ndryshme, si 30 mm dhe 100 mm, dhe të nxjerrë koeficientin e zbutjes së parametrit dhe fazën duke matur diferencën midis të dyjave. gjatësitë e linjave të transmetimit. Konstante, siç tregohet në figurën 6. Përdorimi i kësaj metode mund të minimizojë ndikimin e lidhësve, kabllove, sondave dhe saktësinë e oshiloskopit. Nëse përdoren instrumente TDR me performancë të lartë dhe IFN (Impulse Forming Network), frekuenca e testimit mund të jetë deri në 40 GHz.

2.5 Metoda e humbjes së futjes diferenciale TDR me një fund

TDR me një fund në humbjen e futjes diferenciale (SET2DIL) është i ndryshëm nga testi i humbjes së futjes diferenciale duke përdorur VNA me 4 porte. Kjo metodë përdor një instrument TDR me dy porte për të transmetuar përgjigjen e hapit TDR në linjën diferenciale të transmetimit. Fundi i linjës së transmetimit diferencial është i shkurtuar, siç tregohet në figurën 7. Gama tipike e matjes së frekuencës së metodës SET2DIL është 2 GHz ~ 12 GHz, dhe saktësia e matjes ndikohet kryesisht nga vonesa jokonsistente e kabllit të provës dhe mospërputhja e rezistencës së DUT. Avantazhi i metodës SET2DIL është se nuk ka nevojë të përdoret një VNA e shtrenjtë me 4 porte dhe pjesët e saj të kalibrimit. Gjatësia e linjës së transmetimit të pjesës së testuar është vetëm gjysma e metodës VNA. Pjesa e kalibrimit ka një strukturë të thjeshtë dhe koha e kalibrimit është reduktuar shumë. Është shumë i përshtatshëm për prodhimin e PCB-ve. Testi i grupit, siç tregohet në figurën 8.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

3 Pajisjet e testimit dhe rezultatet e testimit

Pllaka e provës SET2DIL, bordi i testimit SPP dhe bordi i provës Multi-Line TRL u bënë duke përdorur CCL me konstante dielektrike prej 3.8, humbje dielektrike prej 0.008 dhe fletë bakri RTF; pajisja e provës ishte oshiloskopi DSA8300 dhe analizuesi i rrjetit vektorial E5071C; Humbje diferenciale e futjes së secilës metodë Rezultatet e testit tregohen në tabelën 2.

Analiza e faktorëve ndikues të integritetit të sinjalit të pllakës së qarkut të printuar të PCB

Përfundimi i 4

Ky artikull prezanton kryesisht disa metoda të matjes së humbjes së sinjalit të linjës së transmetimit PCB që përdoren aktualisht në industri. Për shkak të metodave të ndryshme të testimit të përdorura, vlerat e matura të humbjes së futjes janë të ndryshme dhe rezultatet e testit nuk mund të krahasohen drejtpërdrejt horizontalisht. Prandaj, teknologjia e duhur e testimit të humbjes së sinjalit duhet të zgjidhet sipas avantazheve dhe kufizimeve të metodave të ndryshme teknike dhe të kombinohet me nevojat e tyre.