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PCB 地过孔中间断裂加工误差仿真分析:高速夹具板回流路径缺陷带来的损耗恶化

10/27 14:02
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公众号 | 高速先生,作者 | 黄刚

随着对PCB的生产加工相关流程和概念了解越来越多,除了惊讶于目前PCB主流板厂的加工工艺越来越复杂之外,还能隔三差五通过切片图看到形形色色的加工误差。Chris也在研讨会给大家分享过很多加工误差对高速信号的影响案例。例如过孔的焊盘变大了,stub变长了,钻孔变大了,诸如此类的加工误差对走到一定速率的高速链路带来的额外的影响。之前说过的那些加工误差就不再说了,那今天给大家带来一个连Chris看了都觉得很新颖的一个加工误差。额,也可能看完整篇文章后,大家可能认为这也是不仅仅是加工误差的范畴了……

这是一个客户给我们设计仿真,但是在其他板厂做的高速测试夹具板。本来设计仿真做完了,就把gerber交给客户,让客户自己找板厂去生产,就没我们啥事了。经过七七四十九天的制板之后,客户居然再次找到我们,说测试的效果不好,比他们预期的误码率差不少。Chris也介入这件事情的调查中,找到组内同事做的这个项目的仿真结果,看起来结果是挺好的。Chris对我们的仿真精度还是有比较大的信心的,因此与其僵在这里,Chris就建议客户在我司的板厂做一个切片来看看。

我们看到有问题的网络是板上的这根夹具线,所谓夹具线,其实就是两边是同轴连接器的走线,用来做DUT进行去嵌,根据我们的怀疑点,我们让板厂首先对同轴连接器这个位置进行切片,因为这个地方是通过过孔打到内层的走线,一般来说过孔的误差影响会更大,如下所示:

说干就干,很快这个切片就取下来,并拿到我们板厂的实验室进行分析。结果着实让大家都没想到。我们通过切片看到了同轴连接器下面的信号过孔和旁边的地回流过孔,发现信号过孔无论是上面的HDI激光孔还是中间的机械盲孔都感觉没啥大问题。反而是旁边的回流地过孔不知经历了什么!???

对,你没看错,本身这个回流地过孔是一个机械通孔,是从表层一直打到底层的。但是从切片图上看,这个地过孔在PCB板子中间的位置居然……断啦?!

为什么会断啊!这个问题必须留给粉丝们,哈哈。那Chris干嘛呢?当然就是通过仿真分析下地过孔断了之后对高速信号到底有什么影响啦!于是在拿到之前同事仿真的这个同轴连接器扇出的3D模型后,改出一个像切片一样地过孔中间断的情况去仿真看看差异度,如下所示:

原先的这个同轴连接器的过孔结构从上往下看是这样的:中间是信号过孔,旁边红色的是回流地过孔。

那我们按照切片的样子去改下模型,如下所示:

Chris把正常ok的情况和中间断了的情况进行仿真对比,发现影响真的不小啊!以下是这个同轴连接器位置扇出结构的插入损耗对比:

从这个结果来看,越往高频去,损耗值和线性度的差异就越明显,而且这个只是一个过孔,如果两端都有过孔,然后地过孔都加工成中间断开的样子,那影响至少会double了,也难怪客户的夹具板达不到预期的性能了。看来以后要拿PCB板去切片都需要莫大的勇气了,因为你看到的切片结果一定是有各种误差的,有的影响很小,但有的可能影响贼大……

 

Q、本期提问:大家想下到底是怎么样的加工问题或者原因能使这个地过孔中间断开呢?

 

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一博科技成立于2003年3月,深圳创业板上市公司,股票代码: 301366,专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务,并为研发样机及批量生产提供高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台,加快电子产品的硬件创新进程,提升产品质量。

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