Intel研致力于改進PCB中濕度的跟蹤方法
2013-04-06 13:48:56 本站原創能、熱性能和熱機械屬性，進而影響總體性能。Intel研究人員正在尋找改進監視PCB中濕度的方法，因為濕度的變化對PCB性能和故障機制都有重要的影響。
可靠性一直是大多數研究PCB中濕度效應的工程師所關心的課題，這些研究中所指的濕氣來自環境，即空氣。然而，Intel有不同的研究方法。Intel公司數據中心企業系統工程部門高級主管工程師Richard Kunze解釋說，數據中心的主要工作就是研究濕度和溫度對電氣性能的影響，特別是對高速信號的插入損耗影響，比如典型計算設備中使用的高速信號，尤其是數據中心服務器中使用的高速信號。
提到高速信號的性能劣化，Kunze宣稱：“PCB中的濕氣直接影響各種信號傳播特性，而我們重點關注的是關鍵的插損指標。我們承認，濕氣會被PCB吸收，因此問題隨之變為在正常工作條件下PCB會吸收多少濕氣、如何量化它對高速信號性能的影響。”
Kunze還表示，安裝在PCB上的器件的功率耗散會提高PCB溫度，而這種溫升也會導致損耗增加，并影響PCB中的濕氣含量。在即將發布的DesignCon論文中，他透露Intel將提供在各種不同PCB結構和材料下對這兩種效應的簡單檢查結果，并嘗試理解在整個工作狀態下對性能的影響。
談到表征濕度靈敏度和控制PCB中濕氣含量的重量性，Kunze認為很難通過烘烤去除在疊層中使用了固態銅層的典型PCB中的濕氣。他還表示，在PCB裝配之前，裸板一般儲存在真空密封的袋子中，并且附帶有干燥劑。而在裝配之后，PCB板就暴露在溫度和濕度變化范圍很大的工作環境中。“我們想要理解的一個問題是PCB在正常環境條件下工作時的濕度與溫度狀態。”他表示。
Kunze解釋道，目前開展的許多濕度研究工作都是通過IPC認證的方法評估PCB中的濕氣含量，即稱量PCB暴露在水氣之前和之后的重量。也有人通過觀察電容的變化來推斷PCB中的濕度。“我們的方法是通過對插損的影響來推斷PCB濕度。”
事實上， Intel在三年前的DesignCon會議上就介紹過一種創新的方法，即在走線的同一端執行僅兩個點的時域測量來判斷插損。他們稱之為“單端時域反射至差分插入損耗”，或SET2DIL。這種插損測試方法是Intel企業服務器事業部信號完整性負責人Jeff Loyer和Kunze自己一起開發的，現在已經成為一種經過IPC認證的用于確定差分插損的測試方法。
當問到設計師可以用來避免PCB中濕氣的方法時，Kunze表示目前還不清楚設計師在限制濕氣擴散方面可以發揮什么樣的作用，至少從實際使用角度看是這樣。他認為：“濕氣吸入PCB板當然會受到固態銅層的阻礙，而且在某種程度上也要經過電介層中的玻璃纖維，但電路板設計師不得不為元件放置一些開口來實現電路板功能，因此設計中能在多大程度上阻止濕氣進入電路板還不太清楚。”
不過Kunze表示，就電氣性能而言，設計師需要認真考慮濕度和溫升的影響，確保高速信號的劣化不會超出可接受的范圍。“現在我們相信濕度可能不是想像中那么嚴重——但仍是重要的考慮因素——畢竟在高溫條件下濕度對PCB電路板性能有較大的影響。
目前已經有幾款成熟的工具可用于仿真包括PCB在內的結構中的濕氣擴散。如今在Intel的華盛頓杜邦園區工作的Kunze表示，今后他們的研究工作將使用這些仿真工具評估工作狀態的PCB中的濕氣含量。
