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作者：陳德恒（微信公眾號：高速先生） “你們會(huì )做測試夾具嗎？” 聽(tīng)到客戶(hù)在電話(huà)那頭說(shuō)的這句話(huà)，小陳愣了一下，不禁想起了發(fā)生在不久之前的另一段對話(huà)： “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)項目，要求是性能優(yōu)先不計成本，主芯片是1.0mm pitch、45*45的BGA，有許多高速串行信號，通過(guò)板邊的連接器連接至背板。 他數了數，BGA大概需要8個(gè)走線(xiàn)層才可以把所有走線(xiàn)扇出；信號需要規避串擾，嗯，每一個(gè)走線(xiàn)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象，那電源那兒就是用2OZ的銅箔吧； 高速信號損耗是一個(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體損耗，走線(xiàn)不能太細，可是兩邊都有地，又要保證阻抗，那只能讓兩邊的地遠一些了，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(xiàn)的寬度有5-6mil了，同時(shí)還避免了單張布造成的玻纖效應，簡(jiǎn)直一舉兩得。 高速走線(xiàn)還怕stub的影響，聽(tīng)說(shuō)當前工藝可以將背鉆的stub控制在8mil以?xún)�，所有高速走線(xiàn)都背鉆就行了。 這樣一算，差不多是22層板，板厚在3.8mm左右。 當小明辛辛苦苦的將PCB設計完成，發(fā)現了這樣一個(gè)問(wèn)題，板邊連接器的保護長(cháng)度是1.2mm，意味著(zhù)3/5層的走線(xiàn)背鉆后連接器無(wú)法連接，如果背鉆至保護長(cháng)度之外，第三層走線(xiàn)又可能會(huì )留下40mil左右的stub。 小明一咬牙，不是不計成本嗎？那我再加4層，高速走線(xiàn)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(chǎng)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(huà)差分阻抗就只有70多了啊，孔又這么長(cháng)，信號跑不通��！” 而當小明還在煩惱的時(shí)候，材料廠(chǎng)家訕訕地笑了一下：“明兄，咱們材料的可加工性其實(shí)還是不錯的，不過(guò)4.5mm的板厚，BGA的fanout區域容易爆板啊” 小明，卒•••••• 看似系統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中不斷思考，才能慢慢積累經(jīng)驗，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)用測試夾具測試的項目出了問(wèn)題�！� 小陳看了一下相關(guān)的測試報告，大概是一個(gè)這樣的項目： 
中間綠色的板子為需要測試的DUT，只是很簡(jiǎn)單幾段3-4inch的延時(shí)線(xiàn)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，板子比較薄，全是表底層走線(xiàn)，過(guò)孔做的再差也不應該有太大影響，板上也沒(méi)有stub，按理來(lái)說(shuō)，DUT的損耗應該挺線(xiàn)性的，不存在太多阻抗不連續點(diǎn)，在小陳的想象中，應該是一個(gè)這樣子的測試結果：
可是接著(zhù)往下看測試報告，客戶(hù)那邊的測試結果卻嚇了我一大跳：
WTF？5GHz處損耗達到21dB？！換算成走線(xiàn)的話(huà)這差不多得是30inch的FR4��！ 小陳趕緊往上翻看了一下測試結構，不對啊，測試夾具只有巴掌大，卻做出了半米長(cháng)的效果，這是什么魔法？ 轉念一想，小陳釋然了，在仿真軟件中搭出了推測的拓撲，果不其然：
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(xiàn)與SMA頭同一面的話(huà)，整個(gè)SMA頭的信號針將成為一個(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(hù)也放心了�？磥�(lái)測試夾具不僅僅是簡(jiǎn)單的把被測物延伸出來(lái)連上儀器。你還需要根據被測物的結構考慮可測試性；需要去減少夾具本身對測試結果的影響；需要根據信號協(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試需求••••這些東西跟層疊一樣，是需要進(jìn)行取舍的。 |
