Kontrollierte Impedanz - Design for Test

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	Applikationsschrift 132 Kontrollierte Impedanz - Design for Test

Hintergrundinformation TDR (Time Domain Reflectometry) entwickelte sich zur Standard-Technik für die Impedanzmessung auf Leiterplatten. Mindest-Leiterbahnlängen von ca. 15 cm (wie in IPC2141 empfohlen) erleichtern die Messung, da ein ausreichend langer horizontaler stetiger Kurvenverlauf vorhanden ist und eine Mittelwert-Impedanzmessung möglich ist.. Design-Regeln Einige Designregeln erleichtern die Fertigung und helfen, die Kosten für Hochleistungs-Leiterplatten zu reduzieren.
Test mittels Coupons Die einfachste Technik zur Impedanzmessung auf Leiterplatten ist die Verwendung von Testcoupons. Diese werden entweder bereits vom Kunden entwickelt oder von der Arbeitsvorbereitung beim Leiterplattenhersteller hinzugefügt. Kunden erlauben oft keine Änderungen an Testcoupons. Die Leiterplattenhersteller sind dann gezwungen, in eine größere Auswahl an Testprüfspitzen zu investieren, welche noch dazu häufig gewechselt werden. Dies führt zu unnötigem Verschleiß der Hochfrequenz-Konnektoren und verschlechtert die Wiederholgenauigkeit des Testsystems. Es ist daher wünschenswert, wenn Entwickler und Hersteller zusammenarbeiten um die Kontaktpunkte der Coupons abstimmen und so die Anzahl der erforderlichen Prüfspitzen zu minimieren. Warum werden keine variablen Prüfspitzen verwendet? Diese Prüfspitzen sind verfügbar, jedoch teuer und nicht für kontinuierliche Benutzung ausgelegt. Variable Prüfspitzen sind nicht so einfach zu handhaben und der Dauereinsatz von variablen Prüfspitzen kann zu schlechterer Wiederholgenauigkeit führen. .	Erleichtern Sie die Arbeit des Bedieners Wenn Sie einen Pinabstand ("Footprint") als Standard einsetzen, so achten Sie auch darauf, dass die Kontaktpunkte die gleiche Ausrichtung besitzen. Dies bringt Vorteile sowohl für die manuelle als auch für die automatische Messung. Beim manuellen System ist der Bediener nicht immer gezwungen, die Prüfspitze zu verdrehen um zu kontaktieren. Beim automatischen System führt die gleiche Orientierung der Testpunkte zu einem rascheren Test mit hoher Wiederholgenauigkeit, da der Testkopf nur in X- und Y-Richtung verfahren muss. Wenn die Coupons n die Leiterplatte integriert sind, zum Beispiel bei Rambus® RIMM Modulen, ist die Testpunktausrichtung ebenfalls wichtig. Ältere RIMM Designs verwendeten Testpunkte mit Massepositionen die um 180 Grad gedreht am Ende des Boards angeordnet waren. Neuere Designs weisen Testpunkte mit gleicher Orientierung auf. Wenn Sie Änderungen auf einem älteren Rambus-Design durchführen, kontaktieren Sie uns bitte. Wir bringen Sie gerne mit der zuständigen Stelle bei Rambus in Kontakt, um die Änderung zu autorisieren.
Test auf Leiterplatten Die meisten Messungen erfolgen auf Testcoupons. Wenn jedoch die Messungen direkt auf der Leiterplatte durchgeführt werden sollen, so sollten die Testleitungen am Rand der Leiterplatte zugänglich und deutlich gekennzeichnet sein. Die Durchkontaktierungen sollten groß genug sein, um die manuelle Kontaktierung zu ermöglichen. Es ist sehr schwierig bis unmöglich eine TDR-Messung auf einem Microvia durchzuführen! Obwohl die HF-Kontaktierung sehr gut ist, so ist es nicht praktikabel, derart kleine Kontaktstellen manuell zu kontaktieren - womöglich auf mehreren Tausend Board pro Tag! Wenn Sie Messungen auf der Leiterplatte durchführen, beachten Sie bitte, dass die Kontaktierung am Ende eines Netzes erfolgen muss und dass ein Massekontakt unmittelbar neben dem Testpunkt vorhanden sein muss - ansonsten ist eine zuverlässige HF-taugliche Kontaktierung der zu testenden Leiterbahn nicht möglich.
Die Länge der Testleitung Um wiederholbare und konsistente Ergebnisse in der Fertigung zu erzielen, muss eine Mindestlänge der Testleitung eingehalten werden. Damit wird verhindert, dass die Messergebnisse durch Überschwinger (am Beginn der Messleitung) verursacht durch die Kontaktierung oder durch Dispersion (Impedanzanstieg vor dem Leitungsende) beeinflusst werden. Obwohl einige Publikationen die Messung an spezifischen Abschnitten der Messkurve empfehlen (z.b. 50% bis 70%), so ist dies nicht immer optimal für sehr kurze Leiterbahnen. Die optimale Länge einer Testleitung auf einem Coupon beträgt ca. 150mm. IPC D317 enthält weitere Informationen über das Coupon-Design. Wir empfehlen, dass Sie jenen Bereich der Messkurve zur Bewertung heranziehen, welcher zwischen den Überschwingern am Beginn der Leitung und dem Anstieg am Ende der Leitung liegt und den flachsten, stetigsten Verlauf zeigt. Wurde der Bereich einmal festgelegt, so sollte dieser für alle weiteren Messungen auf der gleichen Leiterbahn beibehalten werden.	Ressourcen Beispieldateien mit einer Auswahl verschiedener Strukturen stehen zum Download zur Verfügung. - (Folgen Sie einfach dem Link im nächsten Absatz). Dieser typische Coupon kann an die eigenen Anforderungen angepasst werden und ist sowohl für den manuellen als auch für den automatischen Test optimiert. Download der Gerber-Daten eines Beispiel-Testcoupons: mpcd1345.zip (170kb) Weitere Informationen zum Thema Coupon-Design finden Sie auch in der DIN-Norm EN 61188-1-2, Leiterplatten und Flachbaugruppen, Konstruktion und Anwendung, zu beziehen beim Beuth Verlag, Berlin (www2.beuth.de) Footprints (Testpunkt-Kontaktabstände) Es ist gibt eine breite Auswahl an verfügbaren Footprints. Sie können die neueste Liste an lieferbaren Footprints für differentielle und unsymmetrische Messungen unter folgendem Link herunterladen: IP Probe Footprints.doc (49kb) Sie sehen warum es wichtig ist, sich auf wenige Testpunkt-Anordnungen zu standardisieren, da damit die Bevorratung mit vielen Prüfspitzen vermieden wird. Wenn Sie gerade erst mit der Fertigung von impedanzkontrollierten Leiterplatten beginnen, oder die bestehende Prüfspitzenvielfalt reduzieren möchten, so kontaktieren Sie bitte Hermann.Reischer@polarinstruments.com für eine Empfehlung der gebräuchlichsten Formate.
Modifizierung von Designs Es ist eine enge Zusammenarbeit zwischen den Mitarbeitern in der Arbeitsvorbereitung und den Entwicklern der impedanzkontrollierten Leiterplatten erforderlich. Manchmal sind kleine Änderungen in der Leiterbreite nötig, um den Yield zu erhöhen oder es sind Änderungen am Lagenaufbau aufgrund der Nicht-Verfügbarkeit spezieller Kern- oder Prepregmaterialien durchzuführen. Dies macht auch eine Neuberechnung der Geometrie der impedanzkontrollierten Leitungen erforderlich. Das Polar SI6000 B Field Solving Impedance Design System unterstützt Sie bei dieser Aufgabe durch eine leistungsfähige Zielsuch-Funktion und durch eine grafische Darstellung der Fertigungsparameter.
Weitere Informationen ? Weitere Informationen über die Messung von impedanzkontrollierten Leiterplatten oder über die Si6000B Field Solving Impedance Design Software erhalten Sie gerne per E-Mail von Hermann.Reischer@polarinstruments.com


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