Berita PCB - Beberapa kaedah pengukuran kehilangan isyarat garis penghantaran PCB

1, awalan

Integriti isyarat papan litar dicetak adalah topik panas dalam tahun-tahun terakhir, terdapat banyak laporan kajian rumah mengenai faktor pengaruh analisis integriti isyarat PCB, tetapi status teknologi ujian kehilangan isyarat jarang dikenalpasti.

Perintah isyarat garis penghantaran PCB berasal dari kehilangan konduktor dan kehilangan dielektrik bahan, dan juga dipengaruhi oleh resistensi foil tembaga, kasar foil tembaga, kehilangan radiasi, ketidaksepadan impedance, crosstalk dan faktor lain. Dalam rantai bekalan, indeks penerimaan kilang ungkapan CCL dan PCB mengadopsi konstan dielektrik dan kehilangan dielektrik. Indeks antara pabrik ekspres PCB dan terminal biasanya mengadopsi kehilangan impedance dan penyisihan.

Untuk desain dan aplikasi PCB kelajuan tinggi, bagaimana mengukur kerugian isyarat garis penghantaran PCB dengan cepat dan efektif adalah sangat penting bagi tetapan parameter desain PCB, penyahpepijatan simulasi dan kawalan proses produksi.

2. Situasi semasa teknologi pengujian kehilangan penyisihan PCB

Semasa ini, kaedah pengukuran kehilangan isyarat PCB yang digunakan dalam industri diklasifikasikan oleh alat yang digunakan, yang boleh dibahagi menjadi dua kategori: domain masa atau berdasarkan frekuensi. Instrumen ujian domain masa ialah Time Domain Reflectometry (TDR) atau Time domain Transmission (TDT). Instrumen ujian domain frekuensi ialah Penganalisis Rangkaian Vektor (VNA). Dalam spesifikasi ujian ipC-TM650, lima kaedah ujian direkomendasikan untuk pengukuran kerugian isyarat PCB: kaedah domain frekuensi, kaedah lebar bandwidth efektif, kaedah tenaga denyut root, kaedah penyebaran denyut pendek, kaedah kerugian penyisihan berbeza TDR terminal tunggal.

2.1 kaedah domain frekuensi

Kaedah Domain Frekuensi menggunakan penganalisis rangkaian vektor untuk mengukur parameter S garis trasmis, membaca secara langsung nilai kehilangan penyisihan, dan kemudian menggunakan cerun pasang kehilangan penyisihan rata-rata untuk mengukur pass/fail plat dalam julat frekuensi tertentu (cth., 1 GHz ~ 5 GHz).

Perbezaan akurat pengukuran kaedah domain frekuensi terutamanya berasal dari kaedah kalibrasi. Menurut kaedah kalibrasi yang berbeza, ia boleh dibahagi menjadi SLOT (garis-pendek-terbuka-thru), TRL berbilang-garis (garis-refleks-thru) dan Ecal (kalibrasi elektronik), dll.

SLOT biasanya dianggap kaedah kalibrasi piawai [5], jumlah 12 parameter model kalibrasi ralat, cara kalibrasi SLOT ditentukan oleh bahagian kalibrasi, kalibrasi tinggi disediakan oleh pembuat peralatan mengukur, tetapi kalibrasi mahal, dan biasanya hanya berlaku untuk persekitaran koaksial, - masa kalibrasi yang diperlukan dan dengan peningkatan nombor dan pertumbuhan geometrik.

TRL berbilang-baris terutama digunakan untuk pengukuran kalibrasi bukan-koaksial [6]. Komponen kalibrasi TRL dirancang dan dibuat mengikut bahan-bahan garis transmisi dan frekuensi ujian yang digunakan oleh pengguna. Walaupun TRL berbilang-baris lebih mudah untuk direka dan menghasilkan daripada SLOT, masa kalibrasi TRL berbilang-baris juga meningkat secara geometrik kerana bilangan hujung pengukuran meningkat.

Untuk menyelesaikan masalah kalibrasi yang memakan masa, penghasil peralatan pengukuran telah memperkenalkan kaedah kalibrasi elektronik Ecal [7]. Ecal adalah piawai penghantaran, dan kalibrasi terutamanya ditentukan oleh bahagian kalibrasi asal. Sementara itu, kestabilan kabel ujian, kemampuan mengulang pemasangan ujian dan algoritma interpolasi frekuensi ujian juga mempunyai kesan pada ujian. Secara umum, permukaan rujukan pertama dikalibrasi hingga akhir kabel ujian dengan potongan kalibrasi elektronik, dan kemudian panjang kabel pemasangan akan dikumpensasikan dengan memasukkannya.

Mengambil kerugian penyisipan garis pemindahan berbeza sebagai contoh, perbandingan dari tiga kaedah kalibrasi dipaparkan dalam Jadual 1.

2.2 Kaedah lebar band yang berkesan

? Lebar Band Efektif (EBW) adalah pengukuran kualitatif kehilangan garis penghantaran α. Ia tidak menyediakan nilai kuantitatif kehilangan penyisihan, tetapi parameter yang dipanggil EBW. Kaedah lebar band yang berkesan adalah untuk menghantar isyarat langkah masa naik khusus ke garis penghantaran melalui TDR, dan mengukur cerun masa naik selepas sambungan antara instrumen TDR dan bahagian yang diuji, yang ditentukan sebagai faktor kehilangan, dalam MV/s. Sebaliknya, ia menentukan faktor keseluruhan kehilangan relatif yang boleh digunakan untuk mengenalpasti perubahan dalam kehilangan dalam garis transmisi dari permukaan ke permukaan atau lapisan ke lapisan [8]. Kerana cerun boleh diukur secara langsung dari instrumen, kaedah lebar band yang berkesan sering digunakan untuk ujian produksi massa papan sirkuit cetak.

2.3 Kaedah tenaga denyut akar

? Kaedah ImPulse Energy Root (RIE) biasanya menggunakan alat TDR untuk mendapatkan bentuk gelombang TDR garis kehilangan rujukan dan garis transmisi ujian secara berdasarkan, dan kemudian melaksanakan proses isyarat pada bentuk gelombang TDR.

2.4 Kaedah penyebaran denyutan pendek

Prinsip ujian Propagasi Denyutan pendek (SPP) ialah mengukur dua garis penghantaran panjang berbeza, seperti 30 mm dan 100 mm, dan ekstrak koeficien penindasan parameter dan konstan fasa dengan mengukur perbezaan antara dua garis penghantaran. Pendekatan ini mengurangkan kesan konektor, kabel, sond, dan osciloskop. Dengan alat TDR prestasi tinggi dan Rangkaian Membentuk Impulse (IFN), frekuensi ujian boleh menjadi 40 GHz.

2.5 Kaedah kehilangan penyisihan berbeza TDR berakhir tunggal

Kaedah Kehilangan Berbeza TDRto (SET2DIL) berakhir tunggal berbeza dari kaedah Kehilangan Berbeza VNA 4-port. Balasan langkah TDR dihantar ke garis penghantaran berbeza, dan akhir garis penghantaran berbeza adalah sirkuit pendek. Julat frekuensi pengukuran biasa kaedah SET2DIL ialah 2 GHz ~ 12 GHz, dan ketepatan pengukuran terutamanya terpengaruh oleh lambat tidak konsisten kabel ujian dan ketidaksepadan impedance bahagian yang diuji. Kaedah SET2DIL mempunyai kelebihan bahawa ia tidak perlu menggunakan VNA 4-port yang mahal dan komponen kalibrasinya, dan panjang garis transmisi komponen yang diuji hanya separuh daripada kaedah VNA. Komponen kalibrasi mempunyai struktur sederhana dan masa kalibrasi juga berkurang, jadi ia sangat sesuai untuk ujian seri penghasilan PCB.

3. Peralatan ujian dan hasil ujian

Papan ujian SET2DIL, papan ujian SPP dan papan ujian TRL berbilang-baris telah dibuat oleh CCL dengan konstan dielektrik 3.8, kehilangan dielektrik 0.008 dan foil tembaga RTF respectively. Peralatan ujian adalah penganalisa rangkaian osciloskop DSA8300 dan vektor E5071C; Hasil ujian kehilangan penyisihan berbeza bagi setiap kaedah dipaparkan dalam Jadual 2.

4, nota akhir

Kertas ini terutama memperkenalkan beberapa kaedah pengukuran kehilangan isyarat garis penghantaran PCB. Kerana kaedah ujian yang digunakan adalah berbeza, nilai kehilangan penyisihan diukur juga berbeza, dan hasil ujian tidak boleh dibandingkan secara langsung secara mengufuk. Oleh itu, perlu memilih teknologi ujian kehilangan isyarat yang sesuai menurut keuntungan dan keterangan berbagai kaedah teknikal dan keperluan mereka sendiri.