用于大批量生产监控的高性价比PCB材料表征
当I/O数据速率超过20 Gbps时，PCB材料特性的工艺变化直接影响SERDES裕度，从而影响整个系统质量。现有的材料属性提取方法大多侧重于通过/失败的决策，而不是用于监控和改进过程控制。本文所建议的方法的目标有两个:(1)以最小的测量成本/时间监测材料的变化;(2)指导供应商根据所监测的统计数据调整制造工艺。
这项工作的主要目标是开发一种节省空间的方法，该方法精确到中高频，具有高测试吞吐量，同时在大批量PCB制造环境中使用几乎所有现有的测试基础设施具有成本效益。为了实现这一目标，一种新的伽玛- t方法利用时间或频域测量两个传输线段和最小横截面的t谐振器。本文介绍了两种γ - t技术:一种是用于生产车间的低成本技术，另一种是用于实验室环境中材料鉴定/验证的精确技术。这两个版本都适用于EDA工具的材料模型识别。
研究了两种版本对条带宽度变化和发射反射的灵敏度。结果表明，该技术在20 GHz范围内具有足够的鲁棒性和准确性。精确版本可用于高达50 GHz的材料识别。这个项目成功的关键是使用正确的硬件(Introbotix探针)和软件。使用Simbeor软件设计测试夹具，从tdt中提取Gamma和s参数测量，并使用现场求解器模型进行材料模型识别。我们的结论是，该技术已经准备好进行工业应用或标准化。
整篇论文解释了该技术的具体细节，解释了对条带宽度以及发射反射的敏感性。最后，举例说明如下图所示。
实际的例子
为了测试所提出的Gamma-T技术，设计和研究了许多测试板。图8.1所示为Introbotix手持式探针设计的带有发射装置的测试板之一。单板堆叠与生产环境中预期的类似。在Simbeor电磁信号完整性软件[16]中，发射和过孔的优化花费了大约2小时的设置和分析时间。
图8.1。Introbotix手持探针测试板。发射针对单端传输线的探头足迹进行了优化。对微带到带线的过孔过渡进行了优化。
图8.2。用射频探头和VNA(红色曲线*)和手持探头和TDR瞄准镜(蓝色曲线o)测量的t型谐振器插入损耗。
图8.3。Gamma作为衰减和相位延迟提取自手持探头测量的TDTs(黑线)和VNA和探头站测量的s参数。确定的宽带德拜模型:Dk=3.933, LT=0.0133 @ 720 MHz。修正Hammerstad模型:SR=0.575, RF=2.392。
损耗正切首先是用t型谐振器确定的。结果如图8.2所示。谐振频率约为720mhz。使用手持探针和TDR示波器，首先确定损失正切为0.0133。为了验证TDT所得到的结果，我们使用RF探针和VNA，得到LT=0.0121，即在10%以内。用VNA和TDR示波器测量的插入损耗非常接近，如图8.2所示。
接下来，从两条传输线的TDT测量数据中提取Gamma，通过匹配计算和测量的有效介电常数来识别720 MHz下的宽带德拜电模型Dk，如图8.3所示。最后，通过对实测和计算传输线衰减进行匹配，识别出导体粗糙度模型参数，如图8.3所示。在现场求解器中使用的频率连续介质和导体粗糙度模型简单地平滑了低频和高频缺陷。采用Simbeor SFS准静态场求解器对介质和导体粗糙度模型进行辨识。该模型可用于其它准静态求解器和电磁求解器。为了验证这种低成本技术的结果，用射频探针和VNA测量的s参数对相同的结构进行了研究。用精确技术从s参数中提取的Gamma如图8.3所示进行比较。可以观察到提取的伽玛与传输线与确定的材料模型之间有很好的相关性。
该论文在2017年设计展上发表。
