לוחות מעגלים מודפסים (PCBs) יוצרים את עמוד השדרה הפיזי של כמעט כל מערכת אלקטרונית במהירות גבוהה, מתשתית 5G ו מכ"ם אווירי להילוך רשתות ארגוני ופלטפורמות מחשוב מתקדמות. הפער בין מוצר בעל ביצועים טובים לבין סיוט שדה-פאון לעתים קרובות יורד לייצור עקביות.אפילו סטיית תת-מיקרונית בעקביות, גיאומטריה חשמלית, או באמצעות שפע יכול להפוך את המהנדסים דיגיטליים במהירות כדי לנתח את הסימון החומרי שלהם, כדי לדגימה, דרך עיצוב, דרך דפוסים, דרך עיצוב גבוה, דרך עיצוב, דרך חומר זה, דרך עיצוב, דרך עיצוב, דרך עיצוב, דרך דפוס פעולה מכווץ, דרך דיאגרמות גבוהה, דרך דיאגרמות, דרך עיצוב, דרך עיצוב, דרך דפוס פעולה, כדי לדגמי, דרך עיצוב, דרך עיצוב, דרך דיאגרמות גבוהה, דרך דיאגרמות, דרך סטיות משנה, דרך סטיות באיכות גבוהה, כדי להשפיע על ידי שימוש, דרך רדיקאלי, דרך עיצוב, דרך דיאגרמות, דרך דיאגרמות גבוהה, דרך דיאגרמות, דרך דיאגרמות, דרך חומר זה, דרך עיצוב, דרך חומר זה, דרך סטיות משנה, דרך סטיות משנה, כדי לדגמה, כדי להשפיע על ידי עיצוב, כדי לשפר

טבע של שינויים בייצור PCB

כל שלב של ייצור PCB מציג רמה מסוימת של וריאציות. Photolithography יישור סובלנות, וכו 'h שיעור הבדלים, לחץ לחות ⁇ s, ו plating כימיה שינויים לתרום גיאומטריה סופית הלוח כי לעולם לא מתאים באופן מושלם את העיצוב.בעיצובים מהירים גבוהה שבו יש להחזיק את הזיהומים ל ±5% או חזק יותר, סטיות קטנות אלה הופכות למגבלה ראשונית של ביצועים.

Trace Width ו-Eching

במהלך תהליך ההשג, הנחושה לא מוגנת על ידי photoresist מוסרת. כי התקפות וכו 'hant נחושת מאוחר יותר כמו גם אנכי (undercuting), את רוחב הסופי על שכבה נתונה יכול להשתנות מעבר לפאנל. גורמי Etch — היחס של עומק וכו 'h לתחת cut — תלוי בכימיה וכו ', להעביר מהירות, עובי, ו- 10 אחוזים נחושת; לא יכול להוסיף על ידי microa5 מ- 50 גרם;

יתר על כן, ורריאציות רוחביות של עקבות הן לעתים רחוקות אקראיות; הם לעתים קרובות מפגינים קורלציה מרחבית על פני הלוח בשל פענוח אמבטיה וכו 'h או כתמים חמים ב nozzles ריסוס.זה אומר כי קבוצה של זוגות שונים סמוכים עשויים לחלוק את אותה ההתחלה השיטתית, המוביל להמרות משותפת ולהגדיל את EMI. עבור קישורים סידוריים מהירים הפועלים ב 25 Gbps או מעל, אפילו 1% לא מתאים באופן שונה על ידי פתח מעומק העין.

דיאלקטריות ודברים Dk Tolerances

עובי של preprepreg ו שכבות הליבה הוא מקור עיקרי נוסף של שטף. copper סולדות, שרף תוכן, לחץ הנשירה כל להשפיע על הגובה הדיאלקטרי הסופי לאחר לחיצה. Standard FR-4 חומרים יש קבוע דיאלקטרי (Dk) סובלנות של בערך ± 75% ל- ± 10%, וסובלנות עבור הליבה של 4mil יכול להיות פלוס &mn; כאשר זה יכול להיות יותר יעיל יותר, 000 זה יכול להיות יעיל יותר לחץ על פני השטח.

גבוה במהירות גבוהה שללומי (למשל, רוג'רס, מגרון או Isola) מציעים חזק יותר Dk ובקרת עובי, אבל הם באים עם עלות גבוהה יותר ועשויים לדרוש מחזורי לתהילה שונים.המעצב חייב לסחור עלות החומרית נגד התפשטות הייצור הצפויה ואת שולי הביצועים של המערכת.שימוש בנתונים טרום טרום טרום-pregedg מלימוד יכולות של המתכנן מומלץ להגדיר מטרות לא חוקיות.

וריאציות הול-דימרסיות

השלבים המכניים וההתמדה הבאים יוצרים באמצעותם שלעולם אינם cylindrical.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.T.

בתדרי גלי מילימטר (מעל 30 GHz), סובלנות אחורית הופכת קריטית. A ארוכת באורך של 5 mils בלבד יכולה לגרום לאנץ 'חדש באובדן ההכנסה בתדירות התפעולית. מעצבים חייבים לציין סובלנות מעמיקה אחורית צמודה אחורית לשקול שילוב באמצעות מגן או תפור קרקע כדי למזער השפעות טפיליות.

Surface End and Copper Complexness

משטח הסופי לסיים (ENIG, HASL, OSP וכו ') מוסיף שכבה נוספת של וריאציות, במיוחד בתדרים גבוהים. שכבת ניקל של ENIG תורמת אובדן ההחדרה בשל ההשלמות המגנטית שלה והתנגדות. Copper גסות, שצוין בדרך כלל על ידי "פרופיל" (למשל, 1.8 μ RMS עבור סטנדרט, 0.5 μ עבור אובדן לאחור), ירידה מופחתת של 20 גרם לירידה במשקל נמוך.

קביעת ההשפעה על ביצועים מהירים

ההשפעה המצטברת של וריאציות ייצור אלה באה לידי ביטוי במספר מדדי שלמות מרכזיים: סובלנות, הסתברות אובדן החדירה, סטיית אובדן החיתוך וג'ייטר.

שינוי וביטוי

כל הפסקת האש בקו השידור יוצרת גל משתקף לחלוטין.בלוח מבוקר לחלוטין, חוסר מנוחה נשאר בתוך ±5% מההמטרה עם שליטה בייצור רופפת, החלון יכול להרחיב ל- ±12 –15%.ההההההתראות המופרעת משלבת ליצירת "משולש" בהפסד המשולב ועיכוב שיכול לסגור את הנתונים הרגילים (או ל-Gatereper) ב-Gatev/Ter) מ- 20/Gateer) מאשר ל-Ter/Gatecontativer/Gatecontativer (או קישור יותר מ-Ter) או ל- 20.

מחקרים סימבוליים מראים כי שטף של 10% של תנודות של 10 אינץ 'התפשטו על עקבות של 2 &ndash נוספים;3 dB של אובדן התוספתן ב 10 GHz.המשולש הזה הוא תלות בתדר ויכול לייצר אפקטים מסננים לא מאומתים.עבור קישורים סידוריים מרובים-גביט, קצב זה תלוי בעצימה זו גורם הפרעה בין-מבול (IS) שקשה להשוות כוח ללא כוח ותמותה.

Crosstalk Noise Induced על ידי Geometry Aסימטריה

אותות שונים מסתמכים על סימטריות גיאמטריה כדי לבטל שדות אלקטרומגנטיים.כאשר רוחב עקבות, ספיגה או גובה דיאלקטרי משתנה בין P ו- N צדי זוג, המרה משותפת עולה.זה אות משותף-מודה אינו מבטל את המקלט ויכול זוג לזוגות סמוכים, להחמיר את הצלב. בפועל, P /N כמה מיקרואנסים יכול להגדיל ליד-ד (NEX) בהשוואה ל-D2 באופן מושלם; לעומת פריסה 3.

יתר על כן, התכווצות לא חד-משמעית בין זוגות שונים שכנים מאפשרת כמויות שונות של הפיכה לאורך האוטובוס.זה שובר את ההנחה של צולב אחיד כי כלים רבים במהירות גבוהה לשימוש עבור תזמון ורעש תקציב.

שגיאות טיים ו-Squiew

Skew בין שעון לבין זוג נתונים, או בין נתיבים באוטובוס מקביל, יכול להיגרם על ידי וריאציות מהירות ה propagation עקב Dk ועובי הומוגניות.אם החומר הדיאלקטרי יש דפוס עבה של עשב, Dk האפקטיבי משתנה מעת לעת כמו עקבות חצי-חום וזכוכית אזורים.

עיבוד באמצעות תכנון ובקרה של תהליכים

מהנדסים לא יכולים לחסל את הוורקטורות הייצור לחלוטין, אבל הם יכולים לנהל את זה באמצעות בחירה אגרסיבית של חומר זהיר.אסטרטגיות הבאות עוזרות להבטיח הצלחה ראשונה לעקוף.

ניתוח כוונון וסובלנות

כלים מודרניים בעיצוב PCB מאפשרים למעצבים לבצע ניתוח מונטה קרלו המדמה את ההשפעה של סובלנות ייצור מפורט על עכבות, אובדן שילוב, וצלב.שימוש בנתונים ריאליים של סובלנות מהמארגן (במקום מחדלי IPC הגנריים) מאפשר לצוות העיצוב להגדיר מכשולים היעד אשר יניב ביצועים שדה מקובלים אפילו בקיצוניות של הטווח.

בנוסף, עיצוב קופונים מבחן עכבות על הקצוות הוא סטנדרטי בפועל.עם זאת, וריאציות בתוך הלוח יכול לגרום למוט קופון להיות שונה מהדירקטוריון בפועל על ידי כמה הומסים.שימוש קופונים מרובים מתפשטים על פני הלוח, או שימוש במדידת אימפולסים לא מגע על שכבות פנימיות, נותן תמונה טובה יותר של יכולת התהליך.

כללי עיצוב להפחתה של רגישות

עקבות Wider רגישים פחות וריאציות של וכו ': שינוי של 1-מיל ברוחב על 5 מ"ל עקבות משתנה מרתיעה על ידי כ 5%, בעוד אותו שינוי מוחלט על 10 מיליון עקבות משמרות אותו רק 2.5%. בכל פעם אפשרי, להשתמש בצלילים גדולים יותר (ו dielectrics עבה יותר) כדי לשמור על אותה תנופה, אבל עם סובלנות גדולה יותר לסטיית הייצור.

כמו כן, ספיגה זוגית צריכה להיות נדיבה מספיק כי וריאציות קטנות וכו 'לא לגרום לאות גדול.הספיגה מינימלית המומלצת לצמד-pair הוא 3 פעמים רוחב העקב, אבל עבור עיצובים מהירים מעל 10 Gbps, 5 פעמים הוא מעדיף להפחית הפיכה וטעון רגישות.

שיתוף פעולה עם מרגונים על יכולת תהליכים

לא כל המרואיינים שווים.ספקי PCB המהירים הטובים ביותר משקיעים בלייזרי הדמיה מתקדמים, תחריטים סגורים, ו ניטור בזמן אמת, הם יכולים לספק שליטה בתהליך סטטיסטי (SPC) מראה את הסטיות הממוצעות והסטנדרטיות של פרמטרים מרכזיים כמו רוחב עקבות ועובי דיאלקטרי. מעצבים צריכים לבקש נתונים אלה במהלך שלב המכסה ולהשתמש בו כדי לאמת את ערערת הסובלנות שלהם, בנוסף להגדרה של מערכת בקרה יעילה (5%) אך תובענית (אופטית) אך עשויה לדרוש את השימוש ביישומים (אך).

מקורות חיצוניים כגון ה-FLT:0 (IPC-2221 סטנדרטיים על עיצוב לוח מודפס איור 1 ו-FLT:2IPC-4101 עבור מפרטי ה-Lowminate) מספקים דרישות בסיס, אך המעצב צריך לעבור מעבר לחדלות אלה על ידי הוספת הערות ספציפיות ודרישות בדיקה לציור.

בדיקה ואימות Best Practices

גם עם DFM הטוב ביותר, אימות של וריאציות ייצור הוא קריטי. שתי טכניקות בשימוש נרחב הם רפלקומטריה זמן (TDR) ו מנתח רשת וקטור (VNA) מדידת.

TDR עבור פרופ' עכבות

TDR שולח דופק מהיר למטה את העקבות ומדורג את האות המשקף amplitude לעומת הזמן.It pinpoints מיקומים של הפסקות עכבות (במחברים, דרך, ולאורך הקו) ויכול לכמת את הערך המעצור עם דיוק של ±0.5 Ω כאשר מתאים כראוי. TDRs על דגימה של ייצור במהירות יכול לזהות את לוחות בדיקה גבוהה.

אובדן והפסד של VNA והפסדי החזרה

עבור עיצובים מעל 10 GHz, המדידות VNA לספק את הסי-פרמטר המלא.הסטיית אובדן ההכנסה הנגרמת על ידי וריאציות ייצור נראה כמו עקומה גסה יותר עם שולי מופחת יותר ונמוך.שוואת מדד S-parameters לערכים הדומים והגרועים ביותר במזוודה עוזר צוות העיצוב לאמת אם התפשטות הייצור היא מקובלת.

כמה מרואיינים מציעים כעת בדיקות אופציונליות של "מצטבר" שבו קופון המבחן נועד לחקות את ההסתח הפנימי של הלוח בפועל, כולל גמגמים ו back-drilled באמצעותs.זה נותן ייצוג מדויק יותר של ביצועים אמיתיים.

נבואות של התעלמות

לאחרונה נתקלה חברת PCB גדולה מול פרויקט עיכוב כאשר שלושה ערכות PCB שונות מאותו המארגן הראו עד 15% וריאציות בעיכובים שונים.המוצר, כרטיס קו של 400G באמצעות 56 Gbps PAM4 אות, לא יכול לעבור את מבחן השגיאה הקטן (לדוגמא) עם לוחות ה- מזוודה הגרועים ביותר.לאחר ניתוח שורש, הם גילו כי המארג שינה את הכימיה שלהם, ללא מהירות העיצוב; + מהירות תיקון של תהליך חיתוך;

דוגמה זו ממחישה כי הזנחה של ייצור וריאציות יכול לעלות חודשים של לוח הזמנים ועלויות הנדסיות משמעותיות.בניגוד לכך, חברות שמשקיעות את קו החזית בניתוח סובלנות והכשרת המארגים לעתים קרובות להשיג הצלחה של לוח זמנים קצר יותר לשוק.

מסקנה

וריאציות ייצור PCB הן מציאות בלתי נמנעת אשר ישירות מעכבת את שלמות האות במהירות גבוהה. רוחב טרצ'ה וסטיות עובי דיאלקטרי לגרום שגיאות ניתוק; באמצעות ו pling inconsistencies להציג תגובה parasitic; עודף פני השטח מוסיף אובדן גבוה סיבולת.אפקט המצטבר הוא שולי עיניים מוזנח, חרק, עלייה בפס, וכשלים ברמת המערכת הפוטנציאלית.

על ידי הבנת מקורות וריאציות, מודלים של ההשפעה שלהם, ולעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם מדגמים כדי להדק את בקרת תהליכים, צוותי עיצוב יכולים לבנות מוצרים מהירים חזקים המבוצעים באופן אמין על פני הרבה ייצור.טכניקות DFM מתקדמות, בחירה חומרית זהירה (כולל מלוטש נמוך ונחושת חלקה), ואימות יסודי הם אבני היסוד של עיצוב מהיר מוצלח.

בסופו של דבר, טיפול בריאציות הייצור כמשתנה עיצוב ולא לאחר מכן מאפשר ביצועים גבוהים יותר, תשואה גדולה יותר, ופחות שדה חוזר & mdash; שילוב מנצח בכל יישום מהיר.