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时间:2023-10-14 预览:1
现代电子设备不断向精密化、小型化演变,而其内部使用的电路板也逐渐向高难度、高密度、高频、高速方向发 展。这就对PCB板内阻抗的控制提出了更高的要求。
众所周知,由于PCB的阻抗值的控制是通过在线路板内添加阻抗条coupon来实现的。但板内阻抗线与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诸多原因,板内真实阻抗与coupon 阻 抗存在一些差异。这就对PCB厂家对PCB板内阻抗的控制带来了严峻的挑战。
本文基于现有的检测技术手段,从PCB 板内的阻抗与Coupon 真实差异、测试原理、技术等出发,对这一问题进行探讨。
(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根据实际的需求而设计生产的。 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实际需要而做不规则变化。
(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,其差异也给阻抗的测试带来了较大的影响。
2、阻抗测试值的影响
(1) Coupon测试点间距与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。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,不同位置的介质层厚度也会有所差异,这样制成
的PCB 板在不同的位置上介电常数往往不相同,特征阻抗也自然不同。
(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。
即如此,那么我们就用真实的实验测试数据来验证以上的理论逻辑推理。
3测试对比
3.1 测试环境
A.测试环境温度:23℃
B.湿度:55%RH
C.测试板图片:
测试样板
3.2 测试波形对比
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。
4.3板内阻抗测试的注意事项
4.3.1 所选用的特性阻抗测试仪必须支持板内阻抗测试功能。
4.3.2需配备可调探头,可调间距一般要求在0.5~3mm之间,可满足不同测试点的需求。
4.3.3 差分测试前必须检测信号针是否良好共地。
4.3.4间距过小的测试过程中探针与测试点必须稳定接触。
5.总结
通过以上论述和测试对比,结论概括如下:
(1)Coupon 与板内阻抗测试值存在偏差,这种偏差主要由阻抗线的走线环境、位置、工艺有关。
(2)随着阻抗控制精度要求的提高,越来越多的客户要求进行板内阻抗测试,这是阻抗测试发展的需求。
(3)板内差分阻抗测试采用虚拟地原理,有效避免了测试中寻找接地点,2个信号针就可以完成差分阻抗测试。
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