Задача разработчика современной быстродействующей аппаратуры, функционирующей на частотах в десятки ГГц – спроектировать работоспособное изделие с учетом современных технологий производства и особенностей передачи сигналов с использованием различных типов линий передачи. Эта задача не из простых: существует много переменных, которые необходимо учитывать при проектировании линий передачи на печатные платы (ПП). Современные ПП – сложные устройства, и конструкторы должны гарантировать, что характеристики линий передачи удовлетворяют требованиям компонентов в схеме.
Решение – специальные программные продукты, которые упрощают и ускоряют процесс проектирования электронного модуля и документирования полученных результатов.
Вычислять частотно зависимые импеданс и потери для обеспечения работоспособности ПП с первого раза проектировщикам позволит система Si9000e (Polar Instruments, Великобритания).
Программное обеспечение разработано для моделирования потерь и учета всех параметров различных типов полосковых линий ПП. Инструмент неоценим в предварительных вычислениях и исследованиях. Si9000e рассчитывает RLGC матрицы (резистивную R, индуктивную L, электропроводную G, емкостную С). Предлагая гибкость для решения сложных задач, которые стоят перед большинством конструкторов, Si9000e поддерживает более чем 100 популярных вариантов полосковых линий, вычисляет потери, изображая каждый параметр на графике.
Возможен расчет как однотипного диэлектрика, так и составного. Кроме того, Si9000e также принимает во внимание характеристики маски с гибким выбором ее параметров поверх и между проводников.
Согласно полученным данным теперь требуется изготовить ПП в соответствии с заданными параметрами, т.е. годное изделие. Возникает вопрос: как убедиться, что разработанный электронный модуль ГОДНЫЙ, в нашем случае – проконтролировать импеданс на ПП.
На рынке представлено огромное количество решений зарубежного производства с различными техническими характеристиками. В рамках федеральной программы импортозамещения компания «Совтест АТЕ» разработала собственную систему контроля волнового сопротивления – измеритель рефлектометрический ИРС-35.
В данной системе реализован рефлектометрический метод измерения коэффициента отражения импульсов со временем нарастания от 35 пс (что соответствует частоте тестирования 10-11 ГГц).Принцип работы ИРС-35 заключается в следующем: по линии передачи посылается импульс и фиксируется его отражение, вычисляется распределение волнового сопротивления проводника по всей его длине. Результирующая форма сигнала состоит из посланной волны и отраженной. По форме сигнала можно судить о расстоянии до места дефекта и причине изменения импеданса, например, подтрав.
Полученные результаты измерения представляются графически и в таблице на базе русскоязычного программного обеспечения. Возможны измерения как одиночной микрополосковой линии, так и дифференциальной пары.
Ручные системы (типа ИРС-35) эффективны при мелко-серийном многономенклатурном производстве. В случае выхода производства на большую серию необходимо оснастить участок контроля автоматизированной системой.
Японская компания Microcraft специализируется на производстве решений для электроконтроля ПП любой сложности и топологии. В линейке оборудования представлены тестовые системы различные по точности позиционирования (до 1 мкм), производительности (свыше 10000 т/мин) и применению. Для автоматического контроля волнового сопротивления ВЧ плат или купонов применяется тестер серии HT модель HT6060. Имеются решения с автоматической загрузкой/выгрузкой ПП с последующей сортировкой (годен/не годен) - модель HTA2525.
В отличие от настольных приборов, подобные автоматизированные мехатронные системы поддерживают требуемое давление пробника на контактные площадки изделия в течение всего тестирования, что позволяет повысить стабильность и качество измерений волнового сопротивления. Кроме того, в случае тестирования корпусов микросхем (типа BGA, C4) невозможно вручную корректно позиционировать пробник на все выводы корпуса (очень маленький шаг 0,254 мм, большое количество выводов).
Такие системы как TDR4033 и HT6060, широко распространены в мире и активно используются ведущими производителями микроэлектроники. Например, такой гигант как Intel использует 10 систем TDR4033 для контроля качества корпусов микросхем, поступающих от поставщиков.
Технические характеристики
Таким образом, вышеперечисленные решения, предлагаемые ООО «Совтест АТЕ», – уникальные продукты, которые упрощают и ускоряют процесс проектирования электронного модуля и документирования полученных результатов. С их помощью конструкторы и дизайнеры, обладая набором исходных данных, могут создавать эффективные модели плат с соблюдением всех необходимых требований к конкретному образцу.