1 Perkenalan

Papan sirkuit anu dicitak (PCB) integritas sinyal geus jadi topik panas dina taun panganyarna. Aya seueur laporan panalungtikan domestik ngeunaan analisa faktor anu mangaruhan integritas sinyal PCB, tapi uji leungitna sinyal Perkenalan kana kaayaan téknologi ayeuna kawilang jarang.

Sumber leungitna sinyal jalur transmisi PCB nyaéta leungitna konduktor sareng leungitna diéléktrik bahan, sareng éta ogé dipangaruhan ku faktor sapertos résistansi foil tambaga, roughness foil tambaga, leungitna radiasi, impedansi mismatch, sareng crosstalk. Dina ranté suplai, indikator ditampa tina tambaga clad laminate (CCL) pabrik jeung pabrik PCB express ngagunakeun diéléktrik konstanta sarta leungitna diéléktrik; sedengkeun indikator antara pabrik PCB express sareng terminal biasana nganggo impedansi sareng leungitna sisipan, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

Pikeun desain jeung pamakéan PCB-speed tinggi, kumaha carana gancang tur éféktif ngukur leungitna sinyal tina garis transmisi PCB nyaeta of significance gede pikeun netepkeun parameter design PCB, simulasi debugging, jeung kontrol proses produksi.

2. Status ayeuna tina téhnologi nguji leungitna sisipan PCB

Metodeu uji leungitna sinyal PCB anu ayeuna dianggo di industri digolongkeun tina instrumen anu dianggo, sareng tiasa dibagi kana dua kategori: dumasar kana domain waktos atanapi dumasar kana domain frekuensi. Instrumén tés domain waktos nyaéta Time Domain Reflectometry (TDR) atanapi méter transmisi domain waktos (TImeDomain Transmission, TDT); instrumen tés domain frékuénsi nyaéta Vector Network Analyzer (VNA). Dina spésifikasi uji IPC-TM650, lima metodeu tés disarankeun pikeun uji leungitna sinyal PCB: metode domain frekuensi, metode bandwidth efektif, metode énergi pulsa akar, metode rambatan pulsa pondok, metode leungitna sisipan diferensial TDR tunggal.

2.1 Métode domain frékuénsi

Métode Domain Frekuensi utamana ngagunakeun analisa jaringan vektor pikeun ngukur parameter S tina jalur transmisi, langsung maca nilai leungitna sisipan, teras nganggo lamping pas tina leungitna sisipan rata-rata dina rentang frekuensi khusus (sapertos 1 GHz ~ 5 GHz) Ukur pas/gagal papan.

Bédana dina akurasi pangukuran métode domain frékuénsi utamana asalna tina métode calibration. Nurutkeun kana métode calibration béda, éta bisa dibagi kana SLOT (Short-Line-Open-Thru), MulTI-Line TRL (Thru-Reflect-Line) jeung Ecal (Electronic calibraTIon) métode calibration éléktronik.

SLOT biasana dianggap salaku métode calibration baku [5]. Model kalibrasi ngagaduhan 12 parameter kasalahan. Akurasi calibration sahiji metodeu SLOT ditangtukeun ku bagian calibration. Bagian calibration-precision tinggi anu disadiakeun ku pabrik alat ukur, tapi bagian calibration mahal, Jeung umumna ngan cocog pikeun lingkungan coaxial, calibration téh consuming waktos tur naek geometrically sakumaha jumlah terminal ukur naek.

Métode MulTI-Line TRL utamana dipaké pikeun pangukuran kalibrasi non-coaxial [6]. Numutkeun bahan tina jalur transmisi dipaké ku pamaké sarta frékuénsi test, TRL bagian calibration dirancang jeung dihasilkeun, ditémbongkeun saperti dina Gambar 2. Sanajan Multi-Line TRL leuwih gampang pikeun ngarancang jeung pabrik ti SLOT, waktu calibration tina Métode TRL Multi-Line ogé naek sacara géométri ku nambahanana jumlah terminal pangukuran.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

Pikeun ngabéréskeun masalah kalibrasi anu nyéépkeun waktos, produsén alat pangukuran parantos ngenalkeun metode kalibrasi éléktronik Ecal [7]. Ecal mangrupikeun standar pangiriman. Akurasi calibration utamana ditangtukeun ku bagian calibration aslina. Dina waktos anu sami, stabilitas kabel uji sareng duplikasi alat alat uji diuji. Algoritma interpolasi kinerja sareng frékuénsi tés ogé gaduh pangaruh kana akurasi tés. Sacara umum, nganggo kit calibration éléktronik pikeun calibrate permukaan rujukan ka tungtung kabel test, lajeng nganggo métode de-embedding pikeun ngimbangan panjang kabel fixture nu. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 3.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

Pikeun ménta leungitna sisipan tina jalur transmisi diferensial sabagé conto, babandingan tina tilu métode calibration ditémbongkeun dina Table 1.

2.2 Métode rubakpita éféktif

Bandwidth Éféktif (EBW) nyaéta pangukuran kualitatif leungitna saluran transmisi α dina harti anu ketat. Teu bisa nyadiakeun nilai kuantitatif leungitna sisipan, tapi nyadiakeun parameter disebut EBW. Metodeu rubakpita anu efektif nyaéta ngirimkeun sinyal léngkah kalayan waktos naékna khusus ka jalur transmisi ngaliwatan TDR, ngukur kemiringan maksimum waktos naék saatos alat TDR sareng DUT disambungkeun, sareng nangtukeun salaku faktor leungitna, dina MV. /s. Leuwih tepat, Naon eta nangtukeun mangrupakeun faktor total leungitna relatif, nu bisa dipaké pikeun ngaidentipikasi parobahan dina leungitna garis transmisi ti beungeut ka beungeut atawa lapisan ka lapisan [8]. Kusabab lamping maksimum tiasa diukur langsung tina alat, metode rubakpita anu efektif sering dianggo pikeun uji produksi masal papan sirkuit anu dicitak. Diagram skéma tina tés EBW dipidangkeun dina Gambar 4.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

2.3 Métode énergi pulsa Akar

Akar ImPulse Energy (RIE) biasana ngagunakeun instrumen TDR pikeun ménta bentuk gelombang TDR tina garis leungitna rujukan jeung garis transmisi test, lajeng ngalakukeun ngolah sinyal dina bentuk gelombang TDR. Prosés tés RIE dipidangkeun dina Gambar 5:

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

2.4 Métode rambatan pulsa pondok

Metodeu panyebaran pulsa pondok (Short Pulse Propagation, disebut SPP) prinsip tés nyaéta pikeun ngukur dua jalur transmisi anu panjangna béda, sapertos 30 mm sareng 100 mm, sareng nimba koefisien sareng fase atenuasi parameter ku cara ngukur bédana antara dua. panjangna jalur transmisi. Konstan, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 6. Ngagunakeun métode ieu bisa ngaleutikan dampak konektor, kabel, usik, sarta akurasi oscilloscope. Upami instrumen TDR berkinerja tinggi sareng IFN (Jaringan Pembentuk Impuls) dianggo, frékuénsi tés tiasa saluhur 40 GHz.

2.5 Tunggal-réngsé TDR metoda leungitna sisipan diferensial

Single-Ended TDR mun diferensial Insertion Loss (SET2DIL) béda ti diferensial insertion test leungitna maké 4-port VNA. Metoda ieu ngagunakeun instrumen TDR dua-port pikeun ngirimkeun respon hambalan TDR kana jalur transmisi diferensial , Tungtung garis transmisi diferensial shorted, ditémbongkeun saperti dina Gambar 7. Kisaran frékuénsi pangukuran has metoda SET2DIL nyaeta 2 GHz ~ 12 GHz, jeung akurasi pangukuran utamana kapangaruhan ku reureuh inconsistent tina kabel test jeung mismatch impedansi tina DUT. Kauntungannana metoda SET2DIL nyaeta teu kudu make VNA 4-port mahal jeung bagian calibration na. Panjang jalur transmisi bagian anu diuji ngan ukur satengah tina metode VNA. Bagian calibration boga struktur basajan jeung waktu calibration ieu greatly ngurangan. Éta cocog pisan pikeun manufaktur PCB. Uji batch, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 8.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

3 Alat tés sareng hasil tés

SET2DIL test board, SPP test board jeung Multi-Line TRL test board dijieun maké CCL kalawan konstanta diéléktrik 3.8, leungitna diéléktrik 0.008, sarta RTF foil tambaga; alat uji éta DSA8300 sampling oscilloscope na E5071C véktor analyzer jaringan; leungitna sisipan diferensial unggal métode Hasil tés ditémbongkeun dina Table 2.

Analisis Faktor Pangaruh Integritas Sinyal PCB Printed Circuit Board

4 Kacindekan

Artikel ieu utamina ngenalkeun sababaraha metode pangukuran leungitna sinyal jalur transmisi PCB anu ayeuna dianggo di industri. Kusabab metodeu tés anu béda-béda anu dianggo, nilai leungitna sisipan anu diukur béda-béda, sareng hasil tés henteu tiasa langsung dibandingkeun sacara horisontal. Ku alatan éta, téhnologi test leungitna sinyal luyu kudu dipilih nurutkeun kaunggulan jeung watesan rupa métode teknis, sarta digabungkeun jeung kaperluan sorangan.