PCB板内阻抗测试需求与技术

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1、PCB板内阻抗测试需求与技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2PCB板内阻抗测试需求与技术蔡林许丽芬摘要文章介绍了当前PCB板内阻抗测试需求的原因和趋势，同时对其测试技术进行讲解和普及，可提高PCB企业了解板内阻抗测试技术和发展趋势，为解决阻抗板在生产与测试中存在的问题做理论和技术支持。关键词板内阻抗；差分阻抗；阻抗测试1前沿PCB板内阻抗指成品板内迹线的真实阻抗，与传统的阻抗条(coupon）不是一个

2、概念。由于板内阻抗线与coupon阻抗线存在走线间距、走线宽度、走线所处环境、走线所处位置以及设计误差等都会导致板内真实阻抗与coupon阻抗存在差异。然而随着当前线路板朝高密度、高多层、小体积的方向发展，客户对阻抗控制要求越来越严格，控制精度要求也越来越高。这种板内阻抗与coupon阻抗存在的偏差可能会使高端客户难以接受，因此越来越多的客户要求PCB厂家提供真实的板内阻抗，而不是传统的Coupon。图1板内阻抗与Coupon示意图2板内阻抗与Coupon存在的差异与问题2.1板内阻抗线与Coupon走线物理

3、上的差别9图2板内阻抗与Coupon从图2举例PCB板我们可以看到Coupon与真实板内阻抗线之间的差别：（1）虽然走线间距、走线宽度是一致的，但是Coupon测试点的间距固定为2.54mm(为满足测试探针间距)，而板内真实走线的末端(即金手指)间距是可变的，随着QFP、PLCC、BGA封装的出现，一些芯片的引脚间距都远小于2.54mm(即Coupon测试点的间距)间距。（2）Coupon走线是理想的直线，而板内真实走线往往是弯曲的、多样的。PCB设计人员和生产人员很容易将Coupon的走线理想化，但是PCB

4、板上的真实走线则会因为各种各样的因素导致走线不规则化。(3)Coupon和板内真实走线在整个PCB板上的位置不同。Coupon都位于PCB板中间或边沿，在PCB板出厂时往往会被生产商去掉。而板内真实走线的位置则是多样的，有的在靠近板子的边沿，有的位于板子的中央等。（4）板内阻抗走线周围一般分布着过孔、焊盘、屏蔽层等，而Coupon走线周围环境都比较单一。由此可见，板内阻抗线与Coupon走线存在着差异，其差异也带来了阻抗测试值的差异。2.2阻抗测试值的影响　　(1)Coupon测试点间距Coupon走线的间距

5、不同，会导致测试点与走线之间带来阻抗不连续。而PCB板内的真实差分走线末端(即芯片的引脚)间距往往是与走线间距相等或者非常相近的。由此会带来阻抗测试结果的不同。　　(2)弯曲的走线与理想的走线所反映出来的阻抗变化是不一致的。在走线弯曲转折的地方特征阻抗往往是不连续的，而Coupon的理想化走线则不能反映由于走线弯曲所带来的阻抗不连续现象。　　(3)Coupon与真实的走线在PCB板上的位置不同。目前的PCB板都采用多层走线的设计，在生产时需要经过压制。当PCB板压制时，板子不同的位置所受到的压力不可能做到一致

6、，不同位置的介质层厚度有差异9,这样制成的PCB板在不同的位置上介电常数往往不相同，特征阻抗也当然不同。(4)板内阻抗受其周围的过孔、焊盘、屏蔽层等影响反映出来的阻抗是不连续的，而Coupon因走线环境单一，不能反映阻抗真实变化情况。可见Coupon反映的阻抗值是不能完全反映PCB板内真实走线的真实特征阻抗的。2.3测试对比2.3.1测试环境A.测试环境温度：23℃B.湿度：55%RHC.测试板图片：图3测试样板2.3.2测试波形对比图4Coupon测试波形图5板内测试波形2.3.3测试数据对比序号项目Cou

7、pon板内1测试值119.19114.62119.17115.3193119.30115.244119.27114.715119.26114.416平均值119.238114.8547偏差4.384表1Coupon与板内阻抗测试数值对比从图4、图5以及表1数据来看，板内阻抗与Copon阻抗波形虽然差异不大，但测试数值却存在偏差，偏差数值的大小与测试板的不同而不同。3板内阻抗测试需求与阻碍3.1板内阻抗测试需求3.1.1随着当前线路板朝高密度、高多层、小体积的方向发展，客户对阻抗控制要求越来越严格，控制精度要求

8、也越来越高，例如精度要求小于±5%。板内阻抗与Coupon阻抗存在的偏差可能会超出控制精度要求，而且控制精度要求越高，采用Coupon评估阻抗的风险就越大。3.1.2无论是PCB板的生产商还是高速电路设计者、制造者都希望能对PCB板内的真实高速差分走线直接进行TDR测试，获得最准确的特征阻抗信息。3.2板内阻抗测试的阻碍阻碍板内阻抗测试的主要原因有以下两个：（1）难以找到差分TDR探头的接地点，高速