ISO 16525-9:2014
(Main)Adhesives — Test methods for isotropic electrically conductive adhesives — Part 9: Determination of high-speed signal-transmission characteristics
Adhesives — Test methods for isotropic electrically conductive adhesives — Part 9: Determination of high-speed signal-transmission characteristics
ISO 16525-9:2014 specifies test methods to investigate the high-speed signal-transmission characteristics in the bonded portions of an isotropic electrically conductive adhesive, which joins the terminals of a surface mounted device (SMD) and the land grid patterns of a printed circuit board. It also investigates the characteristics of wiring with an isotropic electrically conductive adhesive, which can be applied on to the printed circuit board.
Adhésifs — Méthodes d'essai pour adhésifs à conductivité électrique isotrope — Partie 9: Détermination des propriétés de transmission de signal à haute vitesse
L'ISO 16525-9:2014 spécifie les méthodes d'essai permettant d'examiner les propriétés de transmission de signal à haute vitesse au niveau des parties collées d'un adhésif à conductivité électrique isotrope qui relie les sorties d'un composant monté en surface (CMS) et les pastilles d'une carte de circuits imprimés. Elle examine également les propriétés du câblage avec un adhésif à conductivité électrique isotrope qui peut être appliqué sur la carte de circuits imprimés.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16525-9
First edition
2014-05-15
Adhesives — Test methods for
isotropic electrically conductive
adhesives —
Part 9:
Determination of high-speed signal-
transmission characteristics
Adhésifs — Méthodes d’essai pour adhésifs à conductivité électrique
isotrope —
Partie 9: Détermination des propriétés de transmission de signal à
haute vitesse
Reference number
ISO 16525-9:2014(E)
©
ISO 2014
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ISO 16525-9:2014(E)
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ISO 16525-9:2014(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 2
5 Apparatus and test circuit board . 3
6 Preparation of test circuit board . 7
7 Set-up . 8
8 Tests . 9
8.1 Test procedure . 9
8.2 Judgement .10
9 Test report .11
Annex A (normative) Sample structure used for the examination .12
Annex B (normative) Test procedure .25
Annex C (normative) Test equipment and example of implementation of the test .27
Annex D (normative) Application procedure for isotropic electrically conductive adhesive
— Example
.34
Annex E (normative) Application of isotropic electrically conductive adhesive —
Measurement example .36
Bibliography .45
© ISO 2014 – All rights reserved iii
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ISO 16525-9:2014(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
TThe committee responsible for this document is ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 11, Products.
ISO 16525 consists of the following parts, under the general title Adhesives — Test methods for isotropic
electrically conductive adhesives:
— Part 1: General test methods
— Part 2: Determination of electric characteristics for use in electronic assemblies
— Part 3: Determination of heat-transfer properties
— Part 4: Determination of shear strength and electrical resistance using rigid-to-rigid bonded assemblies
— Part 5: Determination of shear fatigue
— Part 6: Determination of pendulum-type shear impact
— Part 7: Environmental test methods
— Part 8: Electrochemical migration test methods
— Part 9: Determination of high-speed signal-transmission characteristics
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16525-9:2014(E)
Adhesives — Test methods for isotropic electrically
conductive adhesives —
Part 9:
Determination of high-speed signal-transmission
characteristics
SAFETY STATEMENT — Persons using this part of ISO 16525 should be familiar with normal
laboratory practice. This part of ISO 16525 does not purport to address all of the safety problems,
if any, associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety
and health practices and to ensure compliance with any regulatory conditions.
IMPORTANT — Certain procedures specified in this part of ISO 16525 might involve the use or
generation of substances, or the generation of waste, that could constitute a local environmental
hazard. Reference should be made to appropriate documentation on safe handling and disposal
after use.
1 Scope
This part of ISO 16525 specifies test methods to investigate the high-speed signal-transmission
characteristics in the bonded portions of an isotropic electrically conductive adhesive, which joins the
terminals of a surface mounted device (SMD) and the land grid patterns of a printed circuit board. It also
investigates the characteristics of wiring with an isotropic electrically conductive adhesive, which can
be applied on the printed circuit board.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable to its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 472, Plastics — Vocabulary
IEC 60194, Printed board design, manufacture and assembly — Terms and definitions
IEC 61190-1-2, Attachment materials for electronic assembly — Part 1-2: Requirements for solder pastes for
high-quality interconnections in electronics assembly
IEC 61192-1, Workmanship requirements for soldered electronic assemblies — Part 1 General
IEC 61249-2-7, Materials for printed boards and other interconnecting structures — Part 2-7: Reinforced
base materials clad and unclad — Epoxide woven E-glass laminated sheet of defined flammability (vertical
burning test), copper-clad
IEC 61249-2-8, Materials for printed boards and other interconnecting structures — Part 2-8: Reinforced
base materials clad and unclad — Modified brominated epoxide woven fibreglass reinforced laminated
sheets of defined flammability (vertical burning test), copper-clad
IEC 61760-1, Surface mounting technology — Part 1: Standard method for the specification of surface
mounting components (SMDs)
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ISO 16525-9:2014(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and IEC 60194 and the
following apply.
3.1
characteristic of high-speed signal transmission
characteristic of the deflection of an output signal, which is measured according to eye pattern
3.2
eye pattern
eye of the trapezoidal clock wave pattern used to check the transmission characteristics of digital signals
3.3
characteristic impedance of transmission line
specific impedance of the transmission line with its cross-sectional profile, which meets the signal
transmission direction
3.4
scattering parameter
transmission energy at output port (port 2) and reflection energy at input port (port 1) under the
electromagnetic energy of the sine wave at a certain frequency input form port 1
3.5
ball grid array package
BGA package
array of electrodes formed on the reverse side of, and connected to, the printed circuit using ball-like
bumps of solder
4 Principle
There are two methods to investigate high-speed signal-transmission characteristics. In one method,
a signal-transmission pattern is printed on a circuit board using an isotropic electrically conductive
adhesive and then, the high-speed signal-transmission characteristics of the heat-hardened transmission
pattern with an isotropic electrically conductive adhesive is measured. In the other method, the
terminals and electrodes of SMDs are bonded to the land grid patterns of the printed circuit board using
an isotropic electrically conductive adhesive. For reference, a lead-free solder is also used, and the high-
speed signal transmission characteristics of the bonded portions is measured. The dimensions of the
line and bonded portions with an isotropic electrically conductive adhesive are shorter than that of the
copper line that is commonly used in circuit boards and SMDs. Therefore, the influence of the copper
line on measurement is unavoidable, and it is difficult to extract the characteristics of the isotropic
electrically conductive adhesive.
Therefore quantitative test methods need to be specified for showing the high-speed signal characteristics
of wiring and bonded portions without the influence of copper lines.
NOTE These test methods are not intended for the high-speed signal properties of SMDs or printed circuit
boards. Printed and bonded portions to be investigated are illustrated in Figure 1 (the X-Y plane) and Figure 2
(the Z-direction). Conditions of the isotropic electrically conductive adhesive in Figures 1 and 2 are intended to be
according to the procedures (surface treatments, printing and curing) recommended by adhesive manufacturers.
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ISO 16525-9:2014(E)
d
ICA
PL
RL
CP
PCB
Key
ICA isotropic electrically conductive adhesive PL plating layer
CP copper pattern RL reactive layer
PCB printed circuit boards
d direction of signals
Figure 1 — Illustration of circuit to be investigated (X-Y plane)
SMD
PL
ICA
RL
m
CP
PCB
Key
ICA isotropic electrically conductive adhesive PL plating layer
CP copper pattern RL reactive layer
PCB printed circuit boards SMD surface mounted device
m measurement area
Figure 2 — Illustration of bonded portions under investigation (Z-direction)
5 Apparatus and test circuit board
5.1 Apparatus for measuring digital signals, capable of measuring signal integrity using the eye
patterns of the output signal, which is generated when clock-synchronizing random digital signals. It
consists of two devices described in 5.1.1 and 5.1.2. For measurement, a standard circuit board should be
screwed directly to each device using a coaxial cable. A typical eye pattern of the output signal is shown
in Figure 3.
© ISO 2014 – All rights reserved 3
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ISO 16525-9:2014(E)
Figure 3 — A typical eye pattern
5.1.1 Random pulse generator, capable of generating digital random pulses, and which is connected
to the input port of a standard circuit board. A random pulse generator with an output capacity from
0,05 Gbps to 12 Gbps is recommended.
5.1.2 Oscilloscope, used to measure the eye patterns of random waveforms generated through the
output terminal of a test circuit board. It is connected to the output terminal of a test circuit board using
a coaxial cable. An oscilloscope with a band up to 18 GHz is recommended.
5.1.2 Coaxial cable and a subminiature type A (SMA) connector, and an SMA connector with a
band up to 20 GHz.
5.2 Apparatus for characteristic impedance measurement, consisting of a transmission line, used
to measure the high-frequency characteristic. The transmission line shows characteristic impedance, and
therefore the test circuit board is designed so that it can match the internal impedance of a measuring
apparatus. A general value of the internal characteristic impedance of a test apparatus is 50 Ω. The
apparatus is used to check whether or not the test standard circuit boar adapts to such internal impedance.
5.2.1 TDR-mode oscilloscopes, of high frequency, and equipped with the time domain reflection (TDR)
mode for measurement. Firstly, match the y-axis with impedance and examine a reflection state of the
step wave pattern. Then, examine the output value and profile to judge whether or not the characteristic
impedance of the standard test circuit board has been matched with the designed one. Figure 4 shows
an example of typical measurement. Apparatus with the rise time of step waveform 30 ps or shorter is
recommended.
Figure 4 — Example of typical profile of the characteristic impedance measured in the TDR
mode
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ISO 16525-9:2014(E)
5.3 Apparatus for measuring frequency characteristic. A digital signal is a composite wave that
consists of sine waves, and in signal transmission it is essential not to change the ratio of such composite
waves. Therefore after measuring the characteristic of wide-ranging frequencies of sine waves, the
maximum level of the measured wave should be confirmed.
5.3.1 Network analyser, capable of measuring the scattering parameter, starting with calibration
of the copper line pattern (on the test circuit board described in 5.4), whose line is identical in length
to that of the standard test circuit board. By subtracting the measured value of the copper line pattern
from that of the standard pattern, the characteristic of the line can be cancelled. This means that only
the characteristic of the printed or bonded portion can be extracted. Connect the test circuit board to
the network analyser using a coaxial cable. Figure 5 shows an example of typical measurement of S21
and S11. Apparatus with a measurement range from 50 MHz to 40 GHz is recommended. The range of
measurement is usually from 100 MHz to 30 GHz (or 20 GHz depending on the relevant purpose).
a) Before subtraction
b) After subtraction
Key
X frequency (GHz)
Y signal (dB)
Figure 5 — Example of typical measurement of the scattering parameter
5.4 Test circuit boards, with the following specifications.
a) Material of substrate
Glass fabric-based epoxy resin copper-clad laminate with a double-sided (the X-Y plane), three-layer
conductor (the Z-direction) substrate, as specified in IEC 61249-2-7.
b) Thickness of substrate
1,6 ± 0,2 mm (the X-Y plane) and 1,0 ± 0,15 mm (the Z-direction) as specified in IEC 61249-2-7.
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ISO 16525-9:2014(E)
c) Dimensions of substrate
As specified in 5.4 d). The substrate should be screwed to the test apparatus with its end-face
soldered to an SMA connector (18 GHz).
Both ends of the board are connected to the SMA. Therefore, it is recommended that the dimensions
of the ends of the substrate and the pattern comply with the drawing.
d) Pattern and its dimensions
Circuit pattern as outlined in Figure 6 (for a standard test circuit board for measurement of the X-Y
plane) and Figure 7 (for a standard test circuit board for measurement of the Z-direction). Details
are specified in Figure A.3. These dimensions are designed to minimize the influence of wiring and
are therefore recommended.
e) Plating
Various substrates, according to the applications and specifications (recommended by the
manufacturer) of isotropic electrically conductive adhesives, if their specifications conform to
those in 5.4 d). Variation will be reflected in the high-speed signal transmission characteristic of
printed and bonded portions. In other words, measured values will contain the characteristics of
the interface of the bonded portions.
Dimensions in millimetres
Backside GND
Throughhole: 0,8Ø
0,5
Printed circuit board
FR-4 Thickness
h=1,6 mm
ε=4,2
Conductor thickness
t=0,035 mm
Width of pattern for
4,0
Z= 50 Ω 1,0
2,0
1,0
1,0
1,0
6,0
1,0
W=3 mm (outline)
1,0 1,0
50
8,0
50,5
Open resist of only the
SMA connector area
and isotropic
conductive adhesive
area on two sides
whole surface resist
6 12,5 12,5 12,5 12,5 6
12,5
74,5
Figure 6 — Surface pattern of a test circuit board (in the X-Y plane)
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ISO 16525-9:2014(E)
The corresponding pattern of BGA package is shown on the right-hand side.
Figure 7 — Surface pattern of a test circuit board (in the Z-direction) and its corresponding
pattern of BGA package
5.5 Isotropic electrically conductive adhesive, consisting of a paste material, containing an organic
binder, generally a heat-curing resin, in which metal particles or flakes are dispersed. The isotropic
electrically conductive adhesive is applied to the circuit board or package electrode by screen printing,
potting by a dispenser, or inkjet spraying as wiring material, connection terminal, or bonding agent for
LSI chips.
If necessary, heat is applied it after the secondary processing (assembly) to harden for the final
procedure to create a test circuit board (see Annex B). The test circuit board is classified in two types:
one for investigating the characteristics of the X-Y plane (i.e. wiring) and the other for investigating the
characteristic of the Z-direction (i.e. connecting terminals or adhesive). This part of ISO 16525 uses the
isotropic electrically conductive adhesive for the two types of standard test circuit board (see Figures 6
and 7).
6 Preparation of test circuit board
Assemble a standard test circuit board (see Figures 6 and 7) as follows: apply an isotropic electrically
conductive adhesive to the test circuit board in accordance with the procedure described in 5.5, then
solder an SMA connector (18 GHz) to the standard test circuit board (see Annex B). Figure 8 (the X-Y
plane) and Figure 9 (the Z-direction) show the appearance of an assembly.
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ISO 16525-9:2014(E)
Figure 8 — Assembly of standard test circuit board for measurement in the X-Y plane
Key
BGA ball grid array SDL single end daisy lines
DDL differential daisy lines SSL single end standard line
DSL differential standard line
Figure 9 — Assembly of standard test circuit board for measurement in the Z-direction
7 Set-up
Set up the measuring apparatus by connecting one end of a coaxial cable with an SMA connector
(attenuation 1,5 dB/m, 18 GHz) to the SMA connector (18 GHz) of the test circuit board, and the other
end to the test apparatus using a 0,9 N·m torque wrench. Figures 10 and 11 show examples of set-up.
8 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 16525-9:2014(E)
Figure 10 — Example of set-up for measurement of eye patterns
Figure 11 — Example of set-up for measurement of the scattering parameter
8 Tests
8.1 Test procedure
8.1.1 Measurement of the characteristic impedance on the TDR mode
Details of TDR measurement are specified in Annex C. An outline of TDR measurement is as follows:
connect one end of the transmission line to be measured to the oscilloscope, leaving the other end
unconnected; choose the TDR mode of the oscilloscope; with impedance indicated on the y-axis, and
record the result. Since an isotropic electrically conductive adhesive will be applied to the centre of each
standard test circuit board, set the marker at the midpoint between the input port of profile SMA and
the output port of SMA. Get the value of the characteristic impedance at the marker position indicated.
An example of typical measurement is shown in Figure 4 (as described in Clause 5).
8.1.2 Measurement of the digital signal characteristic
Details of measurement are specified in Annex C. An outline of the measurement procedure is as follows:
connect one end of the transmission line to be measured to the pulse generator, and the other to the
oscilloscope (see Figure 10); to match triggers, connect the output terminals of the pulse generator to
the input terminal of the oscilloscope using a coaxial cable (see Figure 10).
a) As the first step of measurement, choose the 1 GHz clock-generating mode with the rise and fall time
of the pulse generator, for example, at 35 ps (time between 10 % and 90 % of the voltage level) or
shorter, the output waveform shall be recorded on the oscilloscope it. Set the measurement system
so that values of the rise and fall time and Vamp (or VAMP, the voltage at the end of rise) can be
recorded.
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ISO 16525-9:2014(E)
b) The random–pulse generating mode of the pulse generator shall be used to output pulses by clock
frequency. Measure output waveforms using a satisfactory oscilloscope, and record the results. Set
the measurement system so that values of eye height, eye width, intensity ratio of signal to noise
(S/N) of the eye-pattern, and jitter root-mean-square (RMS) amplitude can be recorded.
8.1.3 Measurement of the scattering parameter
a) Details of measurement are specified in Annex C. Preparation for measurement starts with
calibration of the network analyser. A coaxial cable with an 18-GHz SMA connector with attenuation
1,5 dB/m or lower is recommended. Connect one end of the coaxial cable to port 1 of the network
analyser, and carry out SOLT calibrations (see Annex D). Connect the transmission line to be
measured to the input and output ports (see Figure 11). Set the sweep frequency range of the
network analyser to 50 MHz to 20 GHz, for example, measure the characteristics of S11 (reflection)
and S21 (transmission), and record the results. Record the results at 1 GHz, 3 GHz and 20 GHz in
order to check the differences in phases. Calculate the characteristics of the bonded vector portions
(see Annex D).
b) For the standard circuit board for measurement of the X-Y plane, calibrate the network analyser
using SOLT (see Annex D) (the copper line in the test circuit board for measurement in the X-Y plane)
standards adjusted in accordance with Annex B. As in 8.1.3 a), connect the transmission line to
be measured to the input and output ports (see Figure 11). Set the sweep frequency range of the
network analyser to 50 MHz to 20 GHz, for example, measure the characteristics of S11 (reflection)
and S21 (transmission), and record the results. Record the results at 1 GHz, 3 GHz, 10 GHz and
20 GHz in order to check the differences in phases. Caluculate the characteristics of the bonded
vector portions (see Annex D).
8.2 Judgement
8.2.1 General
Criteria for judgement vary, according to the intended purposes; therefore, they cannot be expressed
as values. An example is described as guidelines in Annex D. General criteria for judgement include the
following.
8.2.2 Measurement of the characteristic impedance in the TDR mode
Compare the value of the characteristic impedance at the marked position in the standard pattern with
that in the test circuit board.
8.2.3 Measurement of the digital signal characteristics
a) Compare the rise and fall times and VAMP (voltage after a rise is finished: called voltage amplitude)
of the standard pattern with those of the test circuit board. The smaller the difference, the higher
the high-speed performance.
b) Compare the eye pattern data, such as eye height, eye width and jitter RMS of the standard pattern
with those of the test circuit board. Regarding S/N of the standard eye pattern, the smaller the
difference, the higher the high-speed performance.
8.2.4 Measurement of the scattering parameter
The S parameter obtained as a result of vector operation is the extracted datum of the connection port.
The high-speed performance is higher, as S11 is minimized and S12 is maximized against the sweep
frequency.
10 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 16525-9:2014(E)
9 Test report
The test report shall contain the following items. Some items may be selected from items b) to f) upon
agreement between the delivering and receiving parties:
a) a reference to this part of ISO 16525, i.e. ISO 16525-9;
b) the name of the isotropic electrically conductive adhesive and its data, including the kinds of resin,
filler material, manufacturer’s code and lot number;
c) the method of preparation of the test circuit board, including the method of application, curing
temperature, setting time, temperature, applied pressure and the procedures of adhesion;
d) the dimensions of the test circuit board, including the material and dimensions of the substrate, the
pattern and dimensions of the circuit, and the number of substrates or samples;
e) the type of surface treatment for the electrode of the test circuit board;
f) the date, institution and atmospheric conditions (temperature and humidity) of the measurement;
g) the calculation conditions, such as voltage and current, of electrically volume resistivity and
interfacial contact resistivity.
© ISO 2014 – All rights reserved 11
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ISO 16525-9:2014(E)
Annex A
(normative)
Sample structure used for the examination
A.1 General
This annex specifies the detailed requirements for measurement of the X-Y plane and the Z-direction of
a standard test circuit board using an isotropic electrically conductive adhesive.
A.2 Material structure
The structure of the material, circuit boards (hereinafter a substrate) is in accordance with FR-4 in
UL/ANSI, and GE4F in JIS. The thickness of the substrate, the soldering resistance and the copper foil are
1,6 mm, 20 μm and 35 μm, respectively.
A.3 Detailed dimensions of a standard test circuit board for measurement of the
X-Y plane
Dimensions in millimetres
Backside GND
Throughhole: 0,8f
0,5
Unit: mm
Printed Circuit Board
FR-4 Thickness
h=1,6 mm
ε=4,2
Conductor thickness
t=0,035 mm
Width of pattern for
4,0
Z= 50 Ω 1,0
2,0
1,0 1,0
1,0
6,0
W=3 mm (outline) 1,0
1,0 1,0
50
8,0
50,5
Open resist of only the
SMA connector area
and isotropic
conductive adhesive
area on two sides
whole surface resist
6
12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 6
74,5
Figure A.1 — Plane dimensions of a standard test circuit board for measurement of the X-Y
plane
12 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 16525-9:2014(E)
Figure A.1 describes the plane dimensions of a standard test circuit board for measurement of the X-Y
p
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16525-9
Première édition
2014-05-15
Adhésifs — Méthodes d’essai pour
adhésifs à conductivité électrique
isotrope —
Partie 9:
Détermination des propriétés de
transmission de signal à haute vitesse
Adhesives — Test methods for isotropic electrically conductive
adhesives —
Part 9: Determination of high-speed signal-transmission
characteristics
Numéro de référence
ISO 16525-9:2014(F)
©
ISO 2014
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ISO 16525-9:2014(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 16525-9:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 2
5 Appareillage et carte de circuits imprimés . 3
6 Préparation de la carte de circuit de contrôle . 7
7 Installation . 8
8 Essais . 9
8.1 Méthode d’essai . 9
8.2 Jugement (décision) .10
9 Rapport d’essai .11
Annexe A (normative) Structure de l’échantillon utilisé pour l’essai .12
Annexe B (normative) Méthode d’essai .25
Annexe C (normative) Appareillage d’essai et exemple de déroulement de l’essai .27
Annexe D (normative) Application de l’adhésif à conductivité électrique isotrope — Exemple
de procédure
.35
Annexe E (normative) Application de l’adhésif à conductivité électrique isotrope — Exemple
de mesure.37
Bibliographie .46
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ISO 16525-9:2014(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 11,
Produits.
L’ISO 16525 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Adhésifs — Méthodes d’essai
pour adhésifs à conductivité électrique isotrope:
— Partie 1: Méthodes d’essai générales
— Partie 2: Détermination des propriétés électriques pour utilisation dans des assemblages électroniques
— Partie 3: Détermination des propriétés de transfert de chaleur
— Partie 4: Détermination de la résistance au cisaillement et de la résistance électrique des assemblages
collés rigide sur rigide
— Partie 5: Détermination de la fatigue par cisaillement
— Partie 6: Détermination de la résistance au choc du type pendule
— Partie 7: Méthodes d’essai environnemental
— Partie 8: Méthodes d’essai de migration électrochimique
— Partie 9: Détermination des propriétés de transmission de signal à haute vitesse
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NORME INTERNATIONALE ISO 16525-9:2014(F)
Adhésifs — Méthodes d’essai pour adhésifs à conductivité
électrique isotrope —
Partie 9:
Détermination des propriétés de transmission de signal à
haute vitesse
AVERTISSEMENT — Il convient que l’utilisateur du présent document connaisse bien les pratiques
courantes de laboratoire. Le présent document n’a pas pour but de traiter tous les problèmes
de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l’utilisateur d’établir des
pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité, et de s’assurer de la conformité à la
réglementation en vigueur.
IMPORTANT — Certains modes opératoires spécifiés dans le présent document peuvent impliquer
l’utilisation ou la génération de substances ou de déchets pouvant représenter un danger
environnemental localisé. Il convient de se référer à la documentation appropriée concernant la
manipulation et l’élimination après usage en toute sécurité.
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 16525 spécifie les méthodes d’essai permettant d’examiner les propriétés de
transmission de signal à haute vitesse au niveau des parties collées d’un adhésif à conductivité électrique
isotrope qui relie les sorties d’un composant monté en surface (CMS) et les pastilles d’une carte de
circuits imprimés. Elle examine également les propriétés du câblage avec un adhésif à conductivité
électrique isotrope qui peut être appliqué sur la carte de circuits imprimés.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 472, Plastiques — Vocabulaire
CEI 60194, Conception, fabrication et assemblage de circuits imprimés — Termes et définitions
CEI 61190-1-2, Matériaux de fixation pour les assemblages électroniques — Partie 1-2: Exigences relatives aux
pâtes à braser pour les interconnexions de haute qualité dans les assemblages de composants électroniques
CEI 61192-1, Exigences relatives à la qualité d’exécution des assemblages électroniques brasés —
Partie 1: Généralités
CEI 61249-2-7, Matériaux pour circuits imprimés et autres structures d’interconnexion — Partie 2-7: Matériaux
de base renforcés, plaqués et non plaqués — Feuille stratifiée tissée de verre E avec de la résine époxyde,
d’inflammabilité définie (essai de combustion verticale), plaquée cuivre
CEI 61249-2-8, Matériaux pour circuits imprimés et autres structures d’interconnexion —
Partie 2-8: Matériaux de base renforcés, plaqués et non plaqués — Feuilles stratifiées renforcées en tissu
de fibres de verre époxyde bromé modifié, d’inflammabilité définie (essai de combustion verticale), plaquées
cuivre
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ISO 16525-9:2014(F)
CEI 61760-1, Technique du montage en surface — Partie 1: Méthode de normalisation pour la spécification
des composants montés en surface (CMS)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 472 et la CEI 60194,
ainsi que les suivants, s’appliquent.
3.1
propriété de transmission de signal à haute vitesse
propriété de la déflexion d’un signal de sortie qui est mesurée conformément au diagramme de l’œil
3.2
diagramme de l’œil
représentation temporelle d’un signal numérique la base de temps étant synchronisée sur le signal
d’horloge, permettant de vérifier l’intégrité du signal numérique
3.3
impédance caractéristique de ligne de transmission
rapport d’amplitude entre la tension et le courant d’une onde de courant-tension se propageant sans
réflexion le long de la ligne de transmission
3.4
paramètre de répartition
énergie électromagnétique de transmission au niveau du port de sortie (port 2) et énergie
électromagnétique de réflexion au niveau du port d’entrée (port 1), de l’onde sinusoïdale émise à une
certaine fréquence à partir du port d’entrée (port 1)
3.5
boîtier de grille matricielle à billes
boîtier BGA
réseau d’électrodes formé sur la face opposée d’un circuit et connecté au circuit imprimé à l’aide de
bossages de soudure en forme de billes
4 Principe
Il existe deux méthodes d’essai permettant d’examiner les propriétés de transmission de signal à
haute vitesse. Dans la première méthode, un motif de transmission de signal, comportant un adhésif
à conductivité électrique isotrope, est imprimé sur une carte de circuits imprimés puis durci par
traitement thermique. Les propriétés de transmission de signal à haute vitesse du motif de transmission
sont ensuite mesurées. Dans la seconde méthode, les sorties et les électrodes de composants montés en
surface (CMS) sont collées aux pastilles de la carte de circuits imprimés à l’aide d’un adhésif à conductivité
électrique isotrope. Les propriétés de transmission de signal à haute vitesse des parties collées sont
ensuite mesurées. Pour référence, une brasure sans plomb est également utilisée. Les dimensions de
la bande de brasure et celles des parties collées avec un adhésif à conductivité électrique isotrope sont
plus courtes que les dimensions de la bande de cuivre qui est couramment utilisée sur les cartes de
circuits imprimés et les CMS. Par conséquent, l’influence de la bande de cuivre sur les mesures étant
inévitable, il est difficile de déduire les propriétés de l’adhésif à conductivité électrique isotrope.
Par conséquent, les méthodes d’essai quantitatives doivent être spécifiées afin de présenter les propriétés
de signal à grande vitesse du câblage et des parties collées sans l’influence des bandes de cuivre.
NOTE Ces méthodes d’essai ne sont pas destinées aux propriétés de signal à haute vitesse des CMS ou des
cartes de circuits imprimés. Les parties imprimées et collées à examiner sont illustrées à la Figure 1 (le plan X-Y)
et la Figure 2 (la direction Z). Les conditions de mise en œuvre de l’adhésif à conductivité électrique isotrope
aux Figures 1 et 2 sont présumées conformes aux modes opératoires (traitements de surface, impression et
durcissement) recommandés par les fabricants d’adhésifs.
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d
ICA
PL
RL
CP
PCB
Légende
ICA adhésif à conductivité électrique isotrope PL couche de placage
CP motif de cuivre RL couche réactive
PCB cartes de circuits imprimés
d direction des signaux
Figure 1 — Exemple de circuit à examiner (plan X-Y)
SMD
PL
ICA
RL
m
CP
PCB
Légende
ICA adhésif à conductivité électrique isotrope PL couche de placage
CP motif de cuivre RL couche réactive
PCB cartes de circuits imprimés SMD composant monté en surface (CMS)
m zone de mesure
Figure 2 — Exemple de parties collées à examiner (direction Z)
5 Appareillage et carte de circuits imprimés
5.1 Appareil de mesure des signaux numériques, capable de mesure l’intégrité des signaux au
moyen de diagrammes de l’œil du signal de sortie qui est généré en cas d’émission de signaux numériques
aléatoires suivant la synchronisation d’horloge. Il comprend deux composants décrits en 5.1.1 et 5.1.2. Il
convient, pour les besoins de la mesure, qu’une carte de circuits imprimés standard puisse être connectée
directement sur chaque composant à l’aide d’un câble coaxial. Un diagramme de l’œil type du signal de
sortie est présenté à la Figure 3.
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ISO 16525-9:2014(F)
Figure 3 — Diagramme de l’œil type
5.1.1 Générateur d’impulsions aléatoires, capable de générer des impulsions aléatoires numériques
et qui est connecté au port d’entrée d’une carte de circuits standard. Il est recommandé d’utiliser un
générateur d’impulsions aléatoires d’une capacité de sortie de 0,05 Gbps à 12 Gbps.
5.1.2 Oscilloscope, utilisé pour mesurer les diagrammes de l’œil des formes d’ondes aléatoires
générées à travers la borne de sortie d’une carte de circuit de contrôle. Il est connecté à la borne de sortie
d’une carte de circuit de contrôle à l’aide d’un câble coaxial. Il est recommandé d’utiliser un oscilloscope
avec une bande d’au plus 18 GHz.
5.1.3 Câble coaxial et connecteur SMA (sous-miniature de type A), ayant une bande d’au plus
20 GHz.
5.2 Appareil de mesure de l’impédance caractéristique, comprenant une ligne de transmission
destinée à mesurer la propriété haute fréquence. La ligne de transmission indique l’impédance
caractéristique, la carte de circuit de contrôle étant conçue de sorte qu’elle puisse correspondre à
l’impédance interne d’un appareil de mesure. La valeur générale de l’impédance caractéristique interne
d’un appareil d’essai est de 50 Ω. L’appareil est utilisé pour vérifier si la carte de circuit de contrôle
standard s’adapte à une telle impédance interne ou non.
5.2.1 Oscilloscopes avec mode TDR, haute fréquence munis du mode TDR (time domain reflection:
réflexion dans le domaine temporel). En premier lieu, faire correspondre l’axe y à l’impédance et examiner
un état de réflexion du train d’ondes incrémental. Examiner ensuite la valeur et le profil de sortie pour
estimer si l’impédance caractéristique de la carte de circuit de contrôle standard correspond ou non à
celle établie. La Figure 4 illustre une mesure type. Il est recommandé d’utiliser un appareil dont le temps
de croissance d’un incrément de la forme d’onde est inférieur ou égal à 30 ps.
Figure 4 — Exemple de profil type de l’impédance caractéristique mesurée dans le mode TDR
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5.3 Appareil de mesure des propriétés de fréquence. Un signal numérique est une onde composite
qui comprend des ondes sinusoïdales et, dans le cadre de la transmission de signal, il est indispensable
de ne pas modifier le rapport de ces ondes composites. Par conséquent, après avoir mesuré les propriétés
des fréquences longue portée des ondes sinusoïdales, il convient de confirmer le niveau maximal de
l’onde mesurée.
5.3.1 Analyseur de réseau, capable de mesurer le paramètre de répartition, en commençant par
l’étalonnage du motif de la bande de cuivre sur la carte de circuit de contrôle décrite en 5.4 dont la
longueur de la bande est identique à celle de la carte de circuit de contrôle standard. La soustraction de la
valeur mesurée du motif de la bande de cuivre de celle du motif standard permet d’annuler les propriétés
de la bande de cuivre. Cela signifie que seules les propriétés de la partie imprimée ou collée peuvent être
déduites. Connecter la carte de circuit de contrôle à l’analyseur de réseau par le biais d’un câble coaxial. La
Figure 5 illustre une mesure type de S21 et S11. Il est recommandé d’utiliser un appareil avec une étendue
de mesure de 50 MHz à 40 GHz. En règle générale, l’étendue de mesure s’étend de 100 MHz à 30 GHz (ou
20 GHz suivant un objectif précis).
a) Avant soustraction
b) Après soustraction
Légende
X fréquence (GHz)
Y signal (dB)
Figure 5 — Exemple de mesure type du paramètre de répartition
5.4 Carte de circuit de contrôle, ayant les spécifications suivantes.
a) Matériau du substrat
Stratifié de verre textile imprégné de résine époxyde plaqué cuivre avec un substrat à double face (plan
X-Y), conducteur à trois couches (direction Z) tel que spécifié dans la CEI 61249-2-7.
b) Épaisseur du substrat
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ISO 16525-9:2014(F)
1,6 ± 0,2 mm (plan X-Y) et de 1,0 ± 0,15 mm (direction Z) tel que spécifié dans la CEI 61249-2-7.
c) Dimensions du substrat
Tel que spécifié en 5.4 d). Il convient que le substrat soit vissé à l’appareillage d’essai par son extrémité
soudée à un connecteur SMA (18 GHz).
Les deux extrémités de la carte sont connectées au SMA. Il est donc recommandé que les dimensions des
extrémités du substrat et du motif soient conformes au dessin.
d) Motif et ses dimensions
Motif du circuit tel que présenté à la Figure 6 (pour une carte de circuit de contrôle standard pour
la mesure du plan X-Y) et à la Figure 7 (pour une carte de circuit de contrôle standard destinée à la
mesure de la direction Z). Des dimensions détaillées sont spécifiées à la Figure A.3. Ces dimensions sont
destinées à réduire au minimum l’influence du câblage et sont donc recommandées.
e) Placage (électrodéposition)
Différents substrats, selon les applications et spécifications (recommandées par le fabricant) des
adhésifs à conductivité électrique isotrope, si leurs spécifications sont conformes à celles mentionnées
en 5.4 d). La variation est reflétée dans les propriétés de transmission de signal à haute vitesse des
parties imprimées et collées. En d’autres termes, les valeurs mesurées comprennent la propriété de
l’interface des parties collées.
Dimensions en millimètres
Figure 6 — Représentation de surface d’une carte de circuit de contrôle (dans le plan X-Y)
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NOTE La représentation correspondante du boîtier BGA est montrée à droite.
Figure 7 — Représentation de surface d’une carte de circuit de contrôle (dans la direction Z) et
représentation correspondante du boîtier BGA
5.5 Adhésif à conductivité électrique isotrope, comprenant un matériau en pâte contenant un liant
organique, généralement une résine durcissant à chaud, dans lequel les particules ou flocons métalliques
sont dispersés. L’adhésif à conductivité électrique isotrope est appliqué sur la carte de circuits imprimés ou
sur l’électrode du boîtier par sérigraphie, par empotage avec un système applicateur, ou par pulvérisation
à jet d’encre à titre de matériau de câblage, aux bornes de connexion ou par des agents d’adhérisation
pour les puces LSI.
Si nécessaire, un traitement thermique est appliqué à l’adhésif après le traitement secondaire (montage)
dans le but de le durcir et pouvoir créer à la phase finale une carte de circuit de contrôle (voir l’Annexe B).
Il existe deux types de cartes de circuit de contrôle: un type de carte permettant d’examiner les
propriétés du plan X-Y (c’est-à-dire le câblage) et un autre pour les propriétés de la direction Z (c’est-à-
dire les bornes de raccordement ou l’adhésif). La présente partie de l’ISO 16525 fait usage de l’adhésif à
conductivité électrique isotrope pour les deux types de cartes de circuit de contrôle standard (voir les
Figures 6 et 7).
6 Préparation de la carte de circuit de contrôle
Monter une carte de circuit de contrôle standard (voir les Figures 6 et 7) comme suit: appliquer un
adhésif à conductivité électrique isotrope à la carte de circuit de contrôle conformément à la procédure
décrite en 5.5, puis souder un connecteur SMA (18 GHz) à la carte de circuit de contrôle standard (voir
Annexe B). La Figure 8 (le plan X-Y) et la Figure 9 (la direction Z) donnent un aperçu du montage.
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Figure 8 — Montage de la carte de circuit de contrôle pour la mesure du plan X-Y
Légende
BGA grille matricielle à billes SDL lignes asymétriques en guirlande
DDL lignes différentielles en guirlande SSL ligne asymétrique standard
DSL ligne différentielle standard
Figure 9 — Montage de la carte de circuit de contrôle standard pour la mesure de la direction Z
7 Installation
Installer l’appareil de mesure en connectant une extrémité d’un câble coaxial avec un connecteur SMA
(de 18 GHz avec une atténuation de 1,5 dB/m) au connecteur SMA (18 GHz) de la carte de circuit de
contrôle, et l’autre extrémité à l’appareil d’essai à l’aide d’une clé dynamométrique de 0,9 N·m. Les
Figures 10 et 11 illustrent l’installation.
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Figure 10 — Exemple d’installation pour la mesure des diagrammes de l’œil
Figure 11 — Exemple d’installation pour la mesure du paramètre de répartition
8 Essais
8.1 Méthode d’essai
8.1.1 Mesure de l’impédance caractéristique en mode TDR
Les informations relatives à la mesure en TDR sont spécifiées à l’Annexe C. La mesure en TDR est réalisée
comme suit: connecter une extrémité de la ligne de transmission à mesurer à l’oscilloscope, en laissant
l’autre extrémité libre; choisir le mode TDR de l’oscilloscope avec l’impédance indiquée sur l’axe y, et
enregistrer le résultat. Dans la mesure où un adhésif à conductivité électrique isotrope est appliqué au
centre de chaque carte de circuit de contrôle standard, placer le marqueur à mi-distance entre le port
d’entrée du profil SMA et le port de sortie de SMA. Obtenir la valeur de l’impédance caractéristique à
la position du marqueur indiquée. La Figure 4 présente un exemple de mesure type (comme décrite à
l’Article 5).
8.1.2 Mesure des propriétés du signal numérique
Les informations relatives à la mesure sont spécifiées à l’Annexe C. La mesure est réalisée comme suit:
connecter une extrémité de la ligne de transmission à mesurer au générateur d’impulsions et l’autre
extrémité à l’oscilloscope (voir Figure 10); pour assurer la concordance des impulsions de déclenchement,
connecter les bornes de sortie du générateur d’impulsions à la borne d’entrée de l’oscilloscope à l’aide
d’un câble coaxial (voir Figure 10).
a) Pour la première étape de la mesure, choisir le mode de génération d’horloge de 1 GHz avec le
temps de croissance/décroissance du générateur d’impulsions, par exemple, à 35 ps (temps entre
10 % et 90 % du niveau de tension) ou plus court, la forme d’onde de sortie doit être enregistrée
sur l’oscilloscope. Régler le système de mesure de sorte que les valeurs du temps de croissance et
décroissance et de la Vamp (tension à la fin de la croissance) puissent être enregistrées.
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b) Le mode de génération d’impulsions aléatoires du générateur d’impulsions doit être utilisé pour
générer des impulsions à la fréquence du signal d’horloge. Mesurer les formes d’ondes de sortie à
l’aide d’un oscilloscope adéquat, et enregistrer les résultats. Régler le système de mesure de sorte
que les valeurs de la hauteur, de la largeur, du rapport S/N (signal/bruit) du diagramme de l’œil et
les valeurs efficaces de gigue (amplitude de valeur efficace) puissent être enregistrées.
8.1.3 Mesure du paramètre de répartition
a) Les informations relatives à la mesure sont spécifiées à l’Annexe C. La préparation de la mesure
commence avec l’étalonnage de l’analyseur de réseau. Un câble coaxial avec un connecteur SMA de
18 GHz avec une atténuation de 1,5 dB/m ou moins est recommandé. Connecter une extrémité du
câble coaxial au port 1 de l’analyseur de réseau, et effectuer les étalonnages SOLT (voir l’Annexe D).
Connecter la ligne de transmission à mesurer aux ports d’entrée et de sortie (voir Figure 11). Régler la
gamme de fréquences de balayage de l’analyseur de réseau de 50 MHz à 20 GHz, par exemple, mesurer
les propriétés de S11 (réflexion) et S21 (transmission) et enregistrer les résultats. Enregistrer les
résultats à 1, 3 et 20 GHz afin de vérifier les différences de phases. Calculer la propriété des parties
vectorielles collées (voir l’Annexe D).
b) Pour la carte de circuit standard destinée à la mesure du plan X-Y, étalonner l’analyseur de réseau
à l’aide des étalons SOLT (voir l’Annexe D) (la ligne de cuivre dans la carte de circuit de contrôle
pour la mesure du plan X-Y) ajustés conformément à l’Annexe B. Comme en 8.1.3 a), connecter la
ligne de transmission à mesurer aux ports d’entrée et de sortie (voir Figure 11). Régler la gamme
de fréquences de balayage de l’analyseur de réseau de 50 MHz à 20 GHz, par exemple, mesurer
les propriétés de S11 (réflexion) et S21 (transmission) et enregistrer les résultats. Enregistrer les
résultats à 1 GHz, 3 GHz, 10 GHz et 20 GHz afin de vérifier les différences de phases. Calculer la
propriété des parties vectorielles collées (voir l’Annexe D).
8.2 Jugement (décision)
8.2.1 Généralités
Les critères de jugement varient selon les objectifs poursuivis et ne peuvent donc pas être exprimés sous
forme de valeurs. Un exemple est décrit sous forme de lignes directrices à l’Annexe D. Les critères de
jugement généraux comportent les éléments ci-dessous.
8.2.2 Mesure de l’impédance caractéristique en mode TDR
Comparer la valeur de l’impédance caractéristique à la position indiquée dans le motif standard à celle
dans la carte de circuit de contrôle.
8.2.3 Mesure des propriétés du signal numérique
a) Comparer le temps de croissance et décroissance et la Vamp (tension à la fin d’une croissance) du
motif standard à ceux de la carte de circuit de contrôle. Plus l’écart est petit, plus les performances
à haute vitesse sont élevées.
b) Comparer les données du diagramme de l’œil, telles que la hauteur de l’œil, la largeur de l’œil et
les valeurs efficaces de gigue du motif standard à celles de la carte de circuit de contrôle. En ce
qui concerne le rapport S/N (signal/bruit) de l’œil du motif standard, plus l’écart est petit, plus les
performances à haute vitesse sont élevées.
8.2.4 Mesure du paramètre de répar
...
Questions, Comments and Discussion
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