Während sich 5G zu 6G entwickelt, stehen Design und Fertigung von Kommunikations-PCBs vor beispiellosen Herausforderungen. Die Anwendung von Millimeterwellen-Frequenzbändern, Ultra-High-Density Interconnect (HDI) und das unermüdliche Streben nach geringer Einfügedämpfung haben die Komplexität von Leiterplatten exponentiell erhöht. In diesem Kontext können herkömmliche Testmethoden die Verifizierungsanforderungen nicht mehr erfüllen, während die Boundary-Scan/JTAG-Technologie (IEEE 1149.1 Standard) als entscheidende Säule etabliert wurde, um die Qualität und Zuverlässigkeit dieser komplexen Systeme während des gesamten Prozesses - vom Design über die Montage bis zum abschließenden Test - zu gewährleisten. Ein umfassender DFM/DFT/DFA-Überprüfungsprozess muss JTAG-Teststrategien als Kernelement integrieren, um den Herausforderungen zu begegnen, die durch BGA-, LGA- und andere Gehäusetechnologien entstehen, die ein physisches Sondieren unzugänglich machen.

Als Basisband- und Fronthaul-Ingenieure verstehen wir, dass selbst ein einziger Bitfehler in eCPRI/O-RAN RU-Schnittstellen die Gesamtleistung des Systems beeinträchtigen kann. Daher ist es während der Fertigung entscheidend, einwandfreie elektrische Verbindungen an jeder Lötstelle zu gewährleisten. Boundary-Scan/JTAG bietet eine effiziente, nicht-invasive und strukturierte Testmethode, die Fertigungsfehler wie offene Stromkreise, Kurzschlüsse und fehlende Komponenten präzise lokalisieren kann, und somit die erfolgreiche Lieferung von Hochleistungs-HDI-PCBs sicherstellt.

Die Kernrolle von Boundary-Scan/JTAG beim Testen komplexer 5G/6G-Verbindungen

Die Essenz der Boundary-Scan/JTAG-Technologie liegt im Einbetten einer Boundary-Scan-Zelle (Boundary-Scan Cell) zwischen jedem I/O-Pin und der internen Logik eines Chips. Diese Zellen sind über eine serielle Scan-Kette verbunden und bilden einen vollständigen Testpfad, der über einen Standard-Test Access Port (TAP) gesteuert werden kann. Für 5G/6G-Kommunikations-PCBs bedeutet dies, dass wir die Integrität Tausender von Netzwerkverbindungen überprüfen können, ohne physisch auf jeden Testpunkt zugreifen zu müssen.

Für O-RAN RU-Boards, die mit BGAs, FPGAs und Hochgeschwindigkeitsprozessoren bestückt sind, bietet JTAG folgende Vorteile:

1. Umfassende Fehlerabdeckung: Erkennt offene Schaltkreise auf Pin-Ebene, Kurzschlüsse, Brücken und falsche Komponenten.
2. Vereinfachte Testschnittstelle: Benötigt nur 4 bis 5 Pins (TCK, TMS, TDI, TDO, TRST), um auf die gesamte Scan-Kette zuzugreifen, was die Komplexität des Testadapterdesigns erheblich reduziert.
3. In-System-Programmierung und Debugging: Über strukturelle Tests hinaus kann JTAG auch für die In-System-Programmierung (ISP) von FPGAs, CPLDs und Flash-Speichern verwendet werden, was Firmware-Updates optimiert.

Herausforderungen bei der SMT-Bestückung mit hoher Dichte bewältigen: Wie JTAG BGA- und High-Q-Komponentenverbindungen validiert

Moderne 5G/6G Hochfrequenz-Front-End (RFFE)-Module integrieren zahlreiche Hoch-Q-Filter, Duplexer und Multiplexer, die sehr empfindlich auf die Lötqualität reagieren. Während der komplexen SMT-Bestückung können selbst geringfügige Lötfehler - wie kalte Lötstellen oder Lotkugeln - parasitäre Parameter einführen, die die HF-Leistung stark beeinträchtigen und zu einer verschlechterten Außerbandunterdrückung oder Gruppenlaufzeitverzerrung führen. Boundary-Scan/JTAG-Tests spielen in dieser Phase die Rolle eines „Qualitätsinspektors“. Durch die Überprüfung der digitalen Steuerleitungen, die den HF-Transceiver in BGA-Gehäusen mit peripheren Hoch-Q-Komponenten verbinden, stellt JTAG indirekt sicher, dass diese kritischen Bauteile korrekt installiert und verbunden sind. Bei Hochfrequenz-Leiterplatten, die gemischte Technologien verwenden, kann ihr komplexer SMT-Bestückungsprozess auch selektive Wellenlöttechniken umfassen. JTAG-Tests können Verbindungsprobleme abdecken, die potenziell durch diese Prozesse entstehen, und so die elektrische Integrität der gesamten Platine gewährleisten. Dies legt eine zuverlässige Grundlage für nachfolgende teure Netzwerkanalysator-Tests (S-Parameter-Messungen).

Von der DFM/DFT/DFA-Überprüfung zur Produktion: Wie JTAG die S-Parameter-Konsistenz sicherstellt

S-Parameter sind der Goldstandard für die Messung der Leistung von HF-Komponenten, aber die Stabilität und Konsistenz ihrer Messungen hängt stark von der Zuverlässigkeit der physikalischen Verbindungen des Prüflings (DUT) ab. Wenn während der Entwurfsphase keine ausreichende DFM/DFT/DFA-Überprüfung durchgeführt wird und das Design des JTAG-Testpfads vernachlässigt wird, kann die Produktion dem Risiko einer Chargen-zu-Chargen-S-Parameter-Leistungsdrift ausgesetzt sein. Boundary-Scan/JTAG gewährleistet die Konsistenz der physikalischen Schicht von PCBs, indem eine gründliche Strukturprüfung vor dem Funktionstest durchgeführt wird. Sobald die JTAG-Tests bestanden sind, können Ingenieure S-Parameter-Messungen mit größerer Zuversicht durchführen, da Verbindungsprobleme, die durch Lötfehler verursacht wurden, ausgeschlossen sind. Diese Teststrategie „Struktur zuerst, Funktion später“ verbessert nicht nur die Effizienz, sondern garantiert auch die Reproduzierbarkeit von S-Parameter-Messungen von Prototypen bis zur Massenproduktion - entscheidend für die Einhaltung der Spezifikationen für Einfügedämpfung und Außerbandunterdrückung von Kommunikationsmodulen.

PCB-Angebot einholen

DFT für JTAG-Design - Wichtige Punkte (5G/6G-Anpassung)

Abdeckung von Nicht-JTAG-Geräten: Erreichen Sie die Verbindungstests durch Ansteuern/Abtasten über benachbarte JTAG-Geräte

Pull-Widerstände & Straps: Stellen Sie sicher, dass Pull-up/down-Widerstände und Boot-Pins zur Konfigurationsvalidierung beobachtbar/ansteuerbar sind

Testbare Gehäuse: Bevorzugen Sie BGAs/SoCs/PHYs mit Boundary Scan; ergänzen Sie bei Nichtverfügbarkeit mit FPT/ICT

Zusammenarbeit mit FPT/ICT: Prototypen/Kleinserien konzentrieren sich auf JTAG+FPT; die Massenproduktion setzt auf ICT für den Durchsatz