RU2634494C2 - Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений - Google Patents

Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений Download PDF

Info

Publication number
RU2634494C2
RU2634494C2 RU2016115784A RU2016115784A RU2634494C2 RU 2634494 C2 RU2634494 C2 RU 2634494C2 RU 2016115784 A RU2016115784 A RU 2016115784A RU 2016115784 A RU2016115784 A RU 2016115784A RU 2634494 C2 RU2634494 C2 RU 2634494C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conductor
width
printed circuit
error
circuit board
Prior art date
Application number
RU2016115784A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016115784A (ru
Inventor
Николай Леонидович Дембицкий
Вьет Ань Фам
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)
Priority to RU2016115784A priority Critical patent/RU2634494C2/ru
Publication of RU2016115784A publication Critical patent/RU2016115784A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2634494C2 publication Critical patent/RU2634494C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Использование: для контроля технологических процессов изготовления печатных плат. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля отклонений ширины проводников от номинальных значений при изготовлении печатной платы содержит расчет волнового сопротивления проводника в виде микрополосковой линии на двусторонней печатной плате при заданных значениях диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации и ширины тестируемого проводника; на тестовой плате с заданными значениями диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации с помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец с тестируемым проводником заданной ширины; с помощью динамического рефлектометра измеряют волновое сопротивление тестируемого проводника; находят разность между значениями расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника и измеренного волнового сопротивления проводника на тестовом образце печатной платы; рассчитывают коэффициент влияния относительной погрешности ширины тестируемого проводника на погрешность волнового сопротивления; относительную погрешность волнового сопротивления проводника тестового образца делят на рассчитанный коэффициент влияния, найденное результирующее значение показывает относительную производственную погрешность ширины проводника в тестируемом фотолитографическом процессе формирования проводников печатной платы; умножая относительную производственную погрешность на номинальное значение ширины тестируемого проводника, находят абсолютную производственную погрешность ширины проводников печатной платы. Технический результат: обеспечение возможности повышения оперативности и снижения трудоемкости контроля за соблюдением допусков на ширину проводников. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиоэлектронной СВЧ технике и предназначено для контроля технологических процессов производства малогабаритных функциональных устройств управления и обработки сигналов.
Известен патент на повышение точности измерения параметров проводников печатных плат (величины удельного поверхностного сопротивления) (см. патент SU 1686961), в котором эффект достигается тем, что для тестовой платы выполняются измерения волнового сопротивления несимметричной линии передачи.
К недостатку данного изобретения по сравнению с предлагаемым способом относятся ограничение применения измерений волнового сопротивления только контролем величины удельного поверхностного сопротивления.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ допускового контроля ширины проводников печатных плат (см. патент RU 2519005 С1), в котором из матрицы исходного изображения формируют дополнительную матрицу, в которой области связанных элементов изображения соответствуют фрагментам изображения, размер которых превышает минимально допустимую величину, задаваемую коэффициентами изотропного сжатия и расфокусировки, путем логического вычитания отсчетов дополнительной матрицы из матрицы исходного изображения получают матрицу дефектов, в которой выделяют области связанных элементов, соответствующие дефектам, и дефектные участки, примыкающие к областям связанных элементов дополнительной матрицы, из этих дефектных участков выбирают двухсвязные дефектные участки, которые маркируют и определяют для них координаты центров тяжести, при этом выявляют раковины печатных проводников, имеющие смежные двухсвязные дефекты, через центр тяжести каждой такой раковины и центр тяжести каждого смежного с ней двухсвязного дефекта проводят прямолинейное сечение печатного проводника, суммарную ширину печатного проводника в области раковины определяют как разность между длиной этого сечения и суммарной длиной его отрезков, пересекающих раковины, если суммарная ширина печатного проводника в области раковины меньше минимально допустимой ширины печатного проводника, то делают вывод о том, что в области данной раковины обнаружено недопустимое заужение печатного проводника.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся использование визуального контроля отклонения ширины всех проводников от допустимых значений непосредственно на изделии, что требует формирования изображения проводника, значительно увеличивает трудоемкость операций контроля и не позволяет учитывать изменение ширины проводника по глубине слоя металлизации.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости, повышении оперативности контроля ширины проводников двусторонних печатных плат без визуальных измерений ширины проводников.
Поставленная цель в способе достигается тем, что с помощью аналитического выражения рассчитывают волновое сопротивление (ВС) проводника в виде микрополосковой линии на двусторонней печатной плате при заданных значениях диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации и ширины тестируемого проводника; на тестовой плате с заданными значениями диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации с помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец с тестируемым проводником заданной ширины; с помощью динамического рефлектометра измеряют волновое сопротивление тестируемого проводника; находят разность между значениями расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника и измеренного волнового сопротивления проводника на тестовом образце печатной платы; рассчитывают коэффициент влияния относительной погрешности ширины тестируемого проводника на погрешность волнового сопротивления; относительную погрешность волнового сопротивления проводника тестового образца делят на рассчитанный коэффициент влияния, найденное результирующее значение показывает относительную производственную погрешность ширины проводника в тестируемом фотолитографическом процессе формирования проводников печатной платы; умножая относительную производственную погрешность на номинальное значение ширины тестируемого проводника, находят абсолютную производственную погрешность ширины проводников печатной платы.
Перечисленные отличительные признаки заявляемого изобретения позволяют снизить трудоемкость и повысить оперативность определения производственной погрешности ширины проводников путем измерения погрешности волнового сопротивления тестового образца, не прибегая к визуальным измерениям геометрических размеров проводников на изготовленных образцах печатной платы (ПП) и сложному, трудоемкому анализу графических образов.
Перечень чертежей
На фиг. 1 изображено сечение микрополосковой линии с обозначением геометрических размеров проводника и печатной платы.
На фиг. 2 изображен рисунок слоев тестового образца ПП.
В основе способа лежит аналитическое выражение для определения волнового сопротивления Z микрополосковой линии (фиг. 1) [Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровом быстродействующей аппаратуры / Л.Н. Кечиев. - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. - 616 с.: ил.]
Figure 00000001
где w - ширина проводника;
t - толщина проводника;
hms - толщина платы;
εr - диэлектрическая проницаемость основания печатной платы тестового образца.
Согласно теории допусков [Фомин А.В и др. Допуски в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов.радио, 1973, с. 10], если имеется аналитическое выражение для выходного параметра N через параметры элементов q1, q2, …, qn:
Figure 00000002
, то относительная погрешность выходного параметра может быть рассчитана с помощью выражения
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- относительная погрешность выходного параметра N;
Figure 00000005
- функция зависимости выходного параметра от параметров элементов;
qi - i-й параметр;
Figure 00000006
- относительная погрешность i-го параметра.
Выходным параметром в данном случае является ВС Z, а функция
Figure 00000005
представлена выражением (1).
Уравнение (2) является исходным для расчета допусков. Левая часть уравнения представляет собой относительную погрешность выходного параметра радиоизделия, а правая - сумму вклада относительных погрешностей параметров элементов радиоизделия в погрешность выходного параметра. Член уравнения в квадратных скобках называется коэффициентом влияния параметра qi, который будем обозначать в дальнейшем
Figure 00000007
.
Используя формулу (2), запишем аналитическое выражения для расчета относительной погрешности для волнового сопротивления
Figure 00000008
Figure 00000009
где Aε - коэффициент влияния погрешности диэлектрической проницаемости εr;
Figure 00000010
- относительная погрешность диэлектрической проницаемости εr;
Ah - коэффициент влияния погрешности толщины ПП hms;
Figure 00000011
- относительная погрешность толщины ПП hms;
Aw - коэффициент влияния погрешности ширины проводника w;
Figure 00000012
- относительная погрешность ширины проводника w;
At - коэффициент влияния погрешности толщины слоя металлизации t;
Figure 00000013
- относительная погрешность толщины слоя металлизации (проводника) t.
Параметры εr, hms, t тестового образца формируются в операциях технологического процесса, выполняемых до операции травления. Поэтому при изготовлении тестового образца их необходимо зафиксировать (измерить) и учесть в расчетах. Таким образом, погрешности
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
не будут оказывать влияние на погрешность расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника. Поэтому погрешности, вносимые данными параметрами, на стадии процесса травления тестовой платы можно не учитывать. На погрешность волнового сопротивления тестируемого проводника влияние при формировании рисунка проводника окажет только разброс ширины проводника Δw и уравнение погрешности примет вид
Figure 00000017
Отсюда следует аналитическое выражение для расчета относительной погрешности ширины тестируемого проводника от погрешности волнового сопротивления
Figure 00000018
Для расчета коэффициентов влияния погрешности ширины проводника w используем формулу
Figure 00000019
полученную с помощью выражений (1) и (2).
Тестовый образец для проверки ВС должен располагаться вне печатной платы на производственной заготовке. Конструкция слоев тестового образца показана на фиг. 2. Сигнальный проводник расположен в слое 1. Слой «земли» 2 имеет сплошное покрытие.
В слое 1 на конце проводника сформирована круглая контактная площадка 3, которая служит для подключения головки пробника динамического рефлектометра, используемого производителем печатной платы. Квадратная контактная площадка 4 в слое 1 используется для подключения «земли». В центре площадки 4 располагаются металлизированные отверстия для связи со слоем металлизации 2.
Оптимальные размеры тестового образца составляют приблизительно 20 мм на 170 мм. Для проверяемого проводника рекомендуется длина 150 мм (в зависимости от применяемой производителем технологии проверки ВС).
Способ определения и контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений осуществляется следующим образом.
1. Зная номинальные значения параметров εr, hms, t, w тестового образца, с помощью формулы (1) выполняют расчет ВС Z проводника тестируемой печатной платы.
2. С помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец печатной платы с заданными значениями параметров εr, hms, t, с проводником в виде микрополосковой линии (фиг. 1) с заданной ширины w с контактными площадками для подключения пробника динамического рефлектометра.
3. К контактным площадкам печатного проводника подключают пробник динамического рефлектометра (для измерения волнового сопротивления можно использовать, например, динамический рефлектометр MZPC30/50, который имеет встроенный ПК и специализированное программное обеспечение).
4. Измеряют волновое сопротивление Z' проводника тестового образца печатной платы.
5. Определяют относительную погрешность ВС относительно номинала
Figure 00000020
где Z' - измеренное значение ВС тестового образца;
Z - номинальное значение ВС.
6. С помощью формулы (6) рассчитывают коэффициент влияния Aw ширины проводника на ВС Z.
7. С помощью формулы (5) определяют относительную производственную погрешность ширины проводника δw, которая показывает отклонение ширины проводника тестового образца от требуемых значений.
8. По относительной погрешности δw рассчитывают абсолютную погрешность отклонение ширины проводников печатной платы от номинала
Figure 00000021
Применение способа
- не требует проведения трудоемких визуальных измерений отклонения ширины проводника от номинальных значений под воздействием погрешностей технологического процесса формирования проводящего слоя печатной платы,
- позволяет оперативно контролировать по тестовому образцу ширину проводника в технологическом процессе изготовления печатных плат, что выгодно отличает предлагаемое техническое решение от существующих способов контроля.
Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений не известен предлагаемый способ измерения погрешностей изготовления проводников печатных плат.
Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций способа приводит к повышению эффективности измерения ширины проводников печатной платы.
Предлагаемые технические решения промышленно применимы, так как основано на технологических процессах, широко применяемых при изготовлении печатных плат и известных способах измерения волнового сопротивления проводников.

Claims (1)

  1. Способ контроля отклонений ширины проводников от номинальных значений при изготовлении печатной платы, в котором с помощью аналитического выражения рассчитывают волновое сопротивление проводника в виде микрополосковой линии на двусторонней печатной плате при заданных значениях диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации и ширины тестируемого проводника; на тестовой плате с заданными значениями диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации с помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец с тестируемым проводником заданной ширины; с помощью динамического рефлектометра измеряют волновое сопротивление тестируемого проводника; находят разность между значениями расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника и измеренного волнового сопротивления проводника на тестовом образце печатной платы; рассчитывают коэффициент влияния относительной погрешности ширины тестируемого проводника на погрешность волнового сопротивления; относительную погрешность волнового сопротивления проводника тестового образца делят на рассчитанный коэффициент влияния, найденное результирующее значение показывает относительную производственную погрешность ширины проводника в тестируемом фотолитографическом процессе формирования проводников печатной платы; умножая относительную производственную погрешность на номинальное значение ширины тестируемого проводника, находят абсолютную производственную погрешность ширины проводников печатной платы.
RU2016115784A 2016-04-22 2016-04-22 Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений RU2634494C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115784A RU2634494C2 (ru) 2016-04-22 2016-04-22 Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115784A RU2634494C2 (ru) 2016-04-22 2016-04-22 Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016115784A RU2016115784A (ru) 2017-10-26
RU2634494C2 true RU2634494C2 (ru) 2017-10-31

Family

ID=60153641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115784A RU2634494C2 (ru) 2016-04-22 2016-04-22 Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634494C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175253A (en) * 1978-02-22 1979-11-20 Teradyne, Inc. Analyzing electrical circuit boards
SU1686961A1 (ru) * 1988-08-08 1995-02-20 А.И. Хренова Тестовая плата для измерения величины сопротивления пленочных резисторов
RU10887U1 (ru) * 1998-12-29 1999-08-16 Карпов Сергей Владимирович Устройство для измерения сопротивлений проводников многослойных печатных плат
RU2144198C1 (ru) * 1998-12-29 2000-01-10 Карпов Сергей Владимирович Способ измерения сопротивлений проводников многослойных печатных плат и устройство для его осуществления
RU2519005C1 (ru) * 2013-07-09 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" Способ допускового контроля печатных плат

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175253A (en) * 1978-02-22 1979-11-20 Teradyne, Inc. Analyzing electrical circuit boards
SU1686961A1 (ru) * 1988-08-08 1995-02-20 А.И. Хренова Тестовая плата для измерения величины сопротивления пленочных резисторов
RU10887U1 (ru) * 1998-12-29 1999-08-16 Карпов Сергей Владимирович Устройство для измерения сопротивлений проводников многослойных печатных плат
RU2144198C1 (ru) * 1998-12-29 2000-01-10 Карпов Сергей Владимирович Способ измерения сопротивлений проводников многослойных печатных плат и устройство для его осуществления
RU2519005C1 (ru) * 2013-07-09 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" Способ допускового контроля печатных плат

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016115784A (ru) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180136272A1 (en) Fault detection apparatus
KR20140133425A (ko) Pcb 내의 층의 두께를 측정하기 위한 장치 및 방법
US7656166B2 (en) Multilayer wiring board and method for testing the same
CN107590338B (zh) 一种拟合传输线阻抗上漂的数学模型的方法
KR20130116802A (ko) Pcb의 두께를 측정하기 위한 장치 및 방법
CN103913641A (zh) 获取pcb材料介电常数的方法
US7659727B2 (en) Multilayer wiring board and method for testing the same
KR101611662B1 (ko) 신호선을 구비한 수동 컴포넌트 검사 장치
TW515898B (en) Test coupon having multiple pattern layers and method for measuring dielectric constant of a memory module board using such a test coupon
RU2634494C2 (ru) Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений
US20090160474A1 (en) Printed circuit board and impedance guarantee method of printed circuit board
CN105527559B (zh) 测试线路板、其制作方法、测试方法以及测试系统
JP2006266833A (ja) 特性インピーダンス測定方法、特性インピーダンス測定装置及び特性インピーダンス算出プログラム
CN110579508B (zh) 基材的属性一致性判别方法、基材及线路板
CN214173288U (zh) 量测系统
US6512377B1 (en) Method and apparatus for extraction of via parasitics
JP4574488B2 (ja) プリント基板の基準抵抗値の算出方法、プリント基板の品質検査方法、プリント基板検査用マスタ基板の選定方法、及びそれらのいずれかを用いたプリント基板の製造方法、並びに、プリント基板の基準抵抗値の算出システム、プリント基板の品質検査システム、プリント基板検査用マスタ基板の選定システム、及びそれらのいずれかを備えたプリント基板の製造システム。
JP2010080661A (ja) プリント基板製作方法
CN107703435B (zh) 一种pcb板的介电常数检测方法
RU2646550C2 (ru) Тест-купон и способ контроля погрешностей совмещения слоев многослойной печатной платы
KR100519012B1 (ko) 적층 부품의 캘리브레이션용 소자 및 그의 제조 방법
CN107835559B (zh) 一种印刷电路板pcb制作方法及pcb
WO2021031347A1 (zh) 介电常数的测试方法及装置
JP2005032154A (ja) プリント配線基板製造方法及びプリント配線基板、並びに特性インピーダンス算出装置、特性インピーダンス算出方法、及び特性インピーダンス算出プログラム
US20230243878A1 (en) Computer-readable recording medium storing program, information processing apparatus, and obtainment method of conductor loss and dielectric loss