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作者：陳德恒（微信公眾號(hào)：高速先生） “你們會(huì)做測(cè)試夾具嗎？” 聽(tīng)到客戶在電話那頭說(shuō)的這句話，小陳愣了一下，不禁想起了發(fā)生在不久之前的另一段對(duì)話： “你會(huì)做層疊嗎？” “會(huì)” “嗯” •••••• 聊天聊到這突然就聊不下去了，這樣的問(wèn)題確實(shí)不好回答，到底怎么樣才叫是會(huì)呢？ 有一天，小明新接到一個(gè)項(xiàng)目，要求是性能優(yōu)先不計(jì)成本，主芯片是1.0mm pitch、45*45的BGA，有許多高速串行信號(hào)，通過(guò)板邊的連接器連接至背板。 他數(shù)了數(shù)，BGA大概需要8個(gè)走線層才可以把所有走線扇出；信號(hào)需要規(guī)避串?dāng)_，嗯，每一個(gè)走線層旁邊都雙邊地平面； 芯片電源較多，至少需要兩個(gè)電源層，core電源的電流也較大，載流也是需要考慮的對(duì)象，那電源那兒就是用2OZ的銅箔吧； 高速信號(hào)損耗是一個(gè)問(wèn)題，咱上高速板材； 考慮了介質(zhì)損耗之后還需要考慮導(dǎo)體損耗，走線不能太細(xì)，可是兩邊都有地，又要保證阻抗，那只能讓兩邊的地遠(yuǎn)一些了，都使用兩張1078的PP/core，讓兩邊都做到6mil左右，這樣就可以保證走線的寬度有5-6mil了，同時(shí)還避免了單張布造成的玻纖效應(yīng)，簡(jiǎn)直一舉兩得。 高速走線還怕stub的影響，聽(tīng)說(shuō)當(dāng)前工藝可以將背鉆的stub控制在8mil以內(nèi)，所有高速走線都背鉆就行了。 這樣一算，差不多是22層板，板厚在3.8mm左右。 當(dāng)小明辛辛苦苦的將PCB設(shè)計(jì)完成，發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題，板邊連接器的保護(hù)長(zhǎng)度是1.2mm，意味著3/5層的走線背鉆后連接器無(wú)法連接，如果背鉆至保護(hù)長(zhǎng)度之外，第三層走線又可能會(huì)留下40mil左右的stub。 小明一咬牙，不是不計(jì)成本嗎？那我再加4層，高速走線從第7層開(kāi)始走，這樣stub問(wèn)題就解決了，只是板厚變成了4.5mm。 此時(shí)PCB板廠跑出來(lái)了說(shuō)：“小明啊，這個(gè)4.5mm的板厚，你看你打的都是10mil孔徑的過(guò)孔，厚徑比都達(dá)到18了啊，量產(chǎn)的成品率很低，咱做不到啊，你看是不是能換成14mil的過(guò)孔？這樣厚徑比13，成本也低點(diǎn)是不?” 小明正準(zhǔn)備將所有的過(guò)孔change一下，仿真組的同事又跑出來(lái)了：“明工，咱們不能換啊，用14mil的過(guò)孔的話差分阻抗就只有70多了啊，孔又這么長(zhǎng)，信號(hào)跑不通啊！” 而當(dāng)小明還在煩惱的時(shí)候，材料廠家訕訕地笑了一下：“明兄，咱們材料的可加工性其實(shí)還是不錯(cuò)的，不過(guò)4.5mm的板厚，BGA的fanout區(qū)域容易爆板啊” 小明，卒•••••• 看似系統(tǒng)地一條一條教真的能讓人真正理解吸收嗎？還是要在不斷的試錯(cuò)中不斷思考，才能慢慢積累經(jīng)驗(yàn)，直到“會(huì)”呢？ “喂，聽(tīng)得到嗎？” 小陳的思緒從胡思亂想中被拉了回來(lái)。 “嗯嗯，會(huì)的。” “那你幫我看一下，我這里有個(gè)用測(cè)試夾具測(cè)試的項(xiàng)目出了問(wèn)題。” 小陳看了一下相關(guān)的測(cè)試報(bào)告，大概是一個(gè)這樣的項(xiàng)目： 
中間綠色的板子為需要測(cè)試的DUT，只是很簡(jiǎn)單幾段3-4inch的延時(shí)線外加上兩個(gè)連接器而已。這樣子封裝的連接器性能通常也不錯(cuò)，板子比較薄，全是表底層走線，過(guò)孔做的再差也不應(yīng)該有太大影響，板上也沒(méi)有stub，按理來(lái)說(shuō)，DUT的損耗應(yīng)該挺線性的，不存在太多阻抗不連續(xù)點(diǎn)，在小陳的想象中，應(yīng)該是一個(gè)這樣子的測(cè)試結(jié)果：
可是接著往下看測(cè)試報(bào)告，客戶那邊的測(cè)試結(jié)果卻嚇了我一大跳：
WTF？5GHz處損耗達(dá)到21dB？！換算成走線的話這差不多得是30inch的FR4啊！ 小陳趕緊往上翻看了一下測(cè)試結(jié)構(gòu)，不對(duì)啊，測(cè)試夾具只有巴掌大，卻做出了半米長(zhǎng)的效果，這是什么魔法？ 轉(zhuǎn)念一想，小陳釋然了，在仿真軟件中搭出了推測(cè)的拓?fù)洌黄淙唬?br />
原來(lái)，該夾具使用的是焊接式SMA，并且焊接時(shí)將SMA頭的針腳全部沒(méi)入了PCB中，如果走線與SMA頭同一面的話，整個(gè)SMA頭的信號(hào)針將成為一個(gè)stub，加上底部的錫球，這個(gè)stub將超過(guò)4mm。并且要保證能將SMA頭插進(jìn)去并且焊上，這里的金屬化孔會(huì)做的比較大，導(dǎo)致這里阻抗較低，stub將會(huì)吸走更多的能量，造成更大的反射。
問(wèn)題找了出來(lái)，客戶也放心了。看來(lái)測(cè)試夾具不僅僅是簡(jiǎn)單的把被測(cè)物延伸出來(lái)連上儀器。你還需要根據(jù)被測(cè)物的結(jié)構(gòu)考慮可測(cè)試性；需要去減少夾具本身對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；需要根據(jù)信號(hào)協(xié)議考慮是否要去除夾具本身的影響；需要考慮什么樣的測(cè)試方案是成本最低，效率最高的；需要考慮如何能覆蓋所有的測(cè)試需求••••這些東西跟層疊一樣，是需要進(jìn)行取舍的。 |
