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时间:2019-11-15
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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
2、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,
3、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
4、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
5、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,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
6、: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Coupon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
7、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,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
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