プリント回路基板上で高周波シグナルインテグリティーを検証

これまでの数年間、電子機器の開発者はプリント回路基板(PCB)上の高速信号における干渉を避けるためにさまざまな方法を開発してきました。しかし、PCBは複雑性と周波数の上昇により、新たなリミットを設定し、40 GHz以上の周波数をサポートしています。急成長している5G市場に牽引され、今日のデジタルシステムはまったく新しい課題を伴うこれらの高周波レンジで動作します。たった数ピコ秒の傾斜勾配で、PCB上のインピーダンスの不連続部やインダクタンス/キャパシタンスの悪化、またはPCBのバックドリル不良が信号品質に大きな影響を及ぼすことがあります。プリント基板業界では、PCBの高速ファンクションテストへのニーズはますます高まっています。MicroCraft® E2V6151シリーズとR&S®ZNB ベクトル・シグナル・アナライザを組み合わせることで、完全に自動化されたソリューションを実現できます。

課題

デザインエンジニアなら、5Gやデータセンターアプリケーション向けのPCBが要求される信号品質を40 GHz以上の信号周波数で達成するようにしたいでしょう。また、バックドリル工法とも呼ばれる制御深さドリル工法(CDD)の精度も確認したいところです。これはプリント回路基板の貫通孔にある、スタブとも呼ばれる銅バレルの未使用部分を除去するために使用される技法です。包括的なテスト/測定ソリューションには、ハイエンドのラボ機器とコストパフォーマンスの高い製造ソリューションが含まれます。

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出典:MicroCraft
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MicroCraftのソリューション

MicroCraft® E2V6151は、最大40 GHzの周波数レンジに対応するPCB用の自動測定システムです。このシステムは、テストクーポンの測定と、PCBの高速信号線の測定の2つの測定概念をサポートしています。測定パラメータは、実際のトレースのリターンロス、挿入損失、インピーダンス、そしてテストクーポンのSパラメータです。高周波プローブユニットには180°の回転機構が備えられているため、複数のプローブがごく近くに接近でき、さまざまなパッド配置のテストが可能です。FormFactorのACPシリーズなど、さまざまなメーカーの高周波プローブがサポートされています。プローブは、対応する校正サブストレートを使用し、プローブ・チップ・インタフェースにおいて校正されます。

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出典:MicroCraft
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調整カメラでPCB位置が自動認識され、測定用のPCBに正確に接触させることができます。カメラはもう1台備えられており、視覚的に接触を確認できます。ボードへのプローブの接触を圧力センサが検出し、ボードに過度に押し付けられてプローブが損傷するのを防ぎます。

ローデ・シュワルツのソリューション

とりわけ高いデータレートにおいて、コネクタ、ケーブル、PCBなどのパッシブコンポーネントをテストするためのタイムドメイン・レフレクトメトリ(TDR)のセットアップは、ベクトル・ネットワーク・アナライザ(VNA)に置き換えられ始めています。ユーザーは、VNAの高い精度、速度やESDに対する堅牢性、シグナルインテグリティー・テストのための測定深度が得られるので、VNAはこの分野において最適な計測器になっています。

R&S®ZNB ベクトル・ネットワーク・アナライザ
R&S®ZNB ベクトル・ネットワーク・アナライザ
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ベクトル・ネットワーク解析の分野において、60年を超える豊富な実績を誇るローデ・シュワルツは、R&S®ZNB シリーズのベクトル・ネットワーク・アナライザにより、新しいベンチマークを打ち立てています。これらのアナライザは、高い測定確度と、1ポイントあたり5 µs未満という優れた速度を兼ね備えています。温度安定度と長期安定度が優れているため、数日間の測定を再校正なしで信頼性を維持しながら実行できます。10 HzのIF帯域幅において最大140 dBの広いダイナミックレンジを併せ持ち、最大40 GHzの高周波PCBのシグナルインテグリティーを検証するための測定ツールとして最適です。

パートナー企業と連携して、インフィクスチャテストのための拡張ディエンベディング/エンベディングソリューションをサポートしています。それらの企業による業界で定評のあるソフトウェアソリューションが、VNAのユーザーインタフェースに統合されています。R&S®ZNBは、小型でオールインワンのソリューションであり、必要なテストフィクスチャとプローブを考慮に入れて、PCB上のシグナルインテグリティーを測定します。

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