100Ω 차동 타겟으로 제작하기 위해 보드를 보내고 94Ω이 표시된 보고서를 받은 적이 있다면 임피던스 테스트가 설계 이론이 제조 현실과 만나는 지점이라는 것을 이미 알고 계실 것입니다. 나는 "올바른" 스택업이 사양을 벗어난 보드를 생성한 이유를 알아내기 위해 수년 동안 쿠폰을 단면화하고 TDR 추적을 관찰했습니다. 이 가이드에서는 다층 PCB 임피던스 테스트 중에 실제로 발생하는 일과 방법을 다룹니다. 결과를 해석하고 대부분의 엔지니어가 실수하는 부분을 설명합니다.

다층 PCB 임피던스 테스트란 무엇입니까?

다층 PCB 임피던스 테스트는 제조된 트레이스 임피던스가 일반적으로 ±10% 내에서 설계된 목표와 일치하는지 확인하는 데 사용되는 측정 프로세스입니다. 업계 표준 방법은 IPC-TM-650 2.5.5.7이 적용되는 TDR(Time Domain Reflectometry)입니다. TDR은 빠른 상승 시간 펄스(보통 35피코초 미만)를 테스트 쿠폰으로 보내고 반사된 전압을 측정합니다. 트레이스에 따른 모든 임피던스 변화는 범프나 딥으로 나타납니다. 반사 파형.

이는 설계 단계가 아닌 제조 검증 단계입니다. 설계 계산기와 필드 솔버는 제작 전에 임피던스를 예측합니다. 테스트를 통해 에칭, 적층, 도금 후에 실제 보드가 예측과 일치하는지 확인합니다.

실제 흔적 대신 쿠폰을 테스트하는 이유는 무엇입니까?

대부분의 기사가 건너뛰는 부분입니다. 완성된 보드 내부에 묻힌 스트립라인 트레이스를 파괴하지 않고는 조사할 수 없습니다. 따라서 제작자는 동일한 라미네이션 주기, 동일한 구리 무게, 동일한 에칭 배치 및 동일한 레이어 스택을 사용하여 실제 생산 보드와 함께 실행되는 작은 보드 패널 스트립인 테스트 쿠폰을 제작합니다.

쿠폰에는 TDR 프로브 크기의 액세스 패드가 포함되어 있으며 일반적으로 3~6인치의 트레이스 길이에 배치됩니다. 이 패드는 반사가 안정화될 만큼 길지만 패널 테두리에 맞을 만큼 짧습니다. 제작자가 보드와 동일한 패널 실행에서 처리되지 않은 쿠폰을 테스트하는 경우 숫자는 의미가 없습니다. 이는 임피던스 보고서를 신뢰하기 전에 항상 공급업체에 확인하는 세부 사항 중 하나입니다.

추측하지 않고 TDR 플롯을 읽는 방법

TDR 플롯은 거리 또는 시간(X축)에 대한 임피던스(Y축)를 표시합니다. 작업 현장에서 이를 해석하는 방법은 다음과 같습니다.

목표 임피던스에서 평평하고 안정적인 라인:이것이 당신이 원하는 것입니다. 50옴 단일 종단 트레이스는 전체 프로빙 길이에 대해 50옴 근처에 떠 있는 평평한 선을 표시해야 합니다.

프로브 지점 근처의 상승 단계:일반적으로 시작 지점의 커넥터 또는 전이 커패시턴스를 통해 나타냅니다. 빨리 해결되면 제조 결함이 아닙니다.

추적 중간에 담그십시오.종종 비아 스터브, 목이 아래로 처진 트레이스 섹션 또는 트레이스 바로 아래 기준면의 간격으로 인해 발생합니다. 이는 프로세스 문제가 아닌 디자인이나 패널 문제로 추적한 가장 일반적인 결함입니다.

트레이스 길이에 따른 점진적 드리프트:종종 고르지 않은 구리 밀도(프레스 중에 프리프레그 두께가 목표에서 벗어나 한쪽 면이 과도하게 부어짐)로 인해 라미네이션으로 인한 유전체 두께 변화를 나타냅니다.

라인 끝 스파이크:일반적으로 개방 회로 종단이 반영됩니다. 추적 중에 나타나지 않는 한 무시하십시오.

단계별: 실제 생산에서 임피던스 테스트가 실행되는 방법

1. 쿠폰 디자인은 누적과 함께 확정됩니다. 테스트 포인트는 보드뿐만 아니라 임피던스 제어 레이어별로 추가됩니다.

2. 패널은 한 배치로 에칭 및 적층되며 패널 테두리에 쿠폰이 포함됩니다.

3. 공정 흐름에 따라 라미네이션 후, 드릴링 단계 전이나 도중에 쿠폰이 패널에서 절단됩니다.

4. TDR 프로브가 쿠폰 패드에 접촉하면 장비가 펄스를 발생시키고 파형을 기록합니다.

5. 각 임피던스 제어 레이어는 독립적으로 측정됩니다. 6레이어 보드에는 서로 다른 타겟을 가진 마이크로스트립 외부 레이어와 스트립라인 내부 레이어가 모두 있을 수 있기 때문입니다.

6. 결과는 허용 범위(일반적으로 ±10%, RF 작업의 경우 ±5%로 더 엄격함)와 비교됩니다.

7. 레이어당 측정된 값을 문서로 기록한 서명된 임피던스 테스트 보고서가 주문과 함께 배송됩니다.

단일 레이어가 허용 오차 범위를 벗어나는 경우 배송 전에 해당 배치에 플래그를 지정해야 합니다. 이것이 바로 제작자 규율이 실제로 중요한 부분입니다. "요청 시"만 테스트하거나 표준 주문에 대한 문서를 건너뛰는 공급업체는 귀하가 확인할 수 없는 번호를 신뢰하라고 요청하는 것입니다.

엔지니어의 시간과 돈을 낭비하는 일반적인 실수

계산기 값이 최종 값이라고 가정합니다.표준 Z0 마이크로스트립 방정식과 같은 공식 기반 추정이 출발점입니다. 실제 라미네이트 Dk는 FR-4 배치 전반에 걸쳐 ±0.2~0.3으로 다양하며, 이것만으로 임피던스를 3~5% 이동할 수 있습니다. 필드 솔버와 제작 후 TDR만이 실수를 확인합니다.

쿠폰 아래의 참조 평면 연속성을 무시합니다.아래에 분할 접지면이 있는 쿠폰은 실제 보드의 기준면이 연속적인 경우(또는 그 반대) 실제 신호 추적과 다르게 테스트됩니다. 쿠폰 레이아웃은 폭뿐만 아니라 실제 트레이스의 환경을 반영해야 합니다.

패널당 하나의 쿠폰만 테스트합니다.식각 계수와 유전체 두께는 대형 패널에서 약간씩 다를 수 있습니다. 공차가 엄격한 작업의 경우 한쪽 코너가 아닌 여러 패널 위치에서 쿠폰을 요청합니다.

사양을 벗어난 결과를 자동으로 제작자의 잘못으로 처리합니다.때로는 설계 자체가 표준 툴링으로는 결코 물리적으로 달성할 수 없는 스택업을 지정하기도 했습니다. 예를 들어 팹의 에칭 해상도가 허용하는 것보다 좁은 트레이스 폭이 있습니다. 좋은 제작자는 테스트가 실패한 후가 아니라 생산 전 DFM 검토 중에 이를 표시합니다.

방법별 임피던스 테스트 장단점

USB, PCIe, DDR 또는 이더넷 인터페이스를 실행하는 대부분의 다층 보드의 경우 IPC-TM-650 2.5.5.7에 따른 표준 TDR 쿠폰 테스트로 충분하며 예상됩니다.

자주 묻는 질문

다층 PCB에서 어떤 임피던스 허용 오차를 예상해야 합니까?플러스 또는 마이너스 10%는 표준 제조 공차입니다. 100옴 차동 타겟은 일반적으로 90옴과 110옴 사이에서 허용됩니다.

모든 레이어에 별도의 임피던스 테스트가 필요합니까?예, 모든 레이어가 서로 다른 스택업 지오메트리를 가진 제어된 임피던스 인터페이스를 전달하는 경우 가능합니다. 마이크로스트립 외부 레이어와 스트립라인 내부 레이어는 동일한 보드에서도 동일한 테스트 결과를 공유하지 않습니다.

프로토타입 실행 시 임피던스 테스트를 요청할 수 있나요?예, 그래야 합니다. 프로토타입 단계에서의 테스트는 대량 툴링 및 대규모 패널 수량을 결정하기 전에 스택업 또는 자재 문제를 포착합니다.

내 보드가 시뮬레이션을 통과했지만 TDR 테스트에 실패한 이유는 무엇입니까?가장 흔한 원인은 시뮬레이션에서 가정한 Dk와 실제 라미네이트 배치에서 측정한 Dk 사이의 차이와 아트워크에서 완전히 보상되지 않은 에칭 언더컷이 결합된 것입니다.

제작 파트너를 선택할 때 이것이 중요한 경우

임피던스 테스트는 이를 실행하는 제작자만큼만 신뢰할 수 있습니다. 내가 찾는 것은 추가 기능이 아닌 표준 관행으로 레이어별 테스트 쿠폰 결과를 문서화하고, 지정되지 않은 일반 재고 대신 Shengyi 또는 Kingboard 재료와 같이 배치 전반에 걸쳐 알려져 있고 안정적인 Dk 값을 갖는 라미네이트를 사용하는 공급업체입니다.

저는 임피던스 제어 스택업이 재료 선택과 라미네이션 프로세스 사이의 긴밀한 조정이 필요한 최대 40층의 다층 보드에서 PCBgogo를 사용하여 작업했습니다. 사내 공장 모델은 스택업 계획을 처리하는 동일한 팀이 별도의 하청업체 간에 보드를 전달하지 않고 적층 및 TDR 검증도 실행한다는 것을 의미합니다. 디자인 조정 후 스택업을 빠르게 다시 테스트해야 하는 프로토타입 반복의 경우 24시간 신속 처리 옵션은 전체 표준 주기를 기다리지 않고 프로젝트를 계속 진행하는 데 유용했습니다. 보고서에 예상치 못한 숫자가 표시되는 경우 일반 티켓 대기열 대신 쿠폰 데이터를 직접 살펴보는 반응형 엔지니어링 지원을 통해 실시간을 절약할 수 있습니다.

최종 테이크아웃

다층 PCB 임피던스 테스트는 제조 마지막 단계에 추가되는 형식이 아닙니다. 이는 실제 구리, 실제 유전체 및 실제 라미네이션 프레스와의 접촉에서 살아남은 설계 수학을 확인하는 유일한 단계입니다. 쿠폰이 어떻게 만들어졌는지 알고, TDR 플롯을 직접 읽는 방법을 알고, 레이어별 문서를 선택 사항이 아닌 표준으로 처리하는 제작자와 협력하세요.