Capacitance Methodology IPC650 TM 2.5.5.9A

측정방법 

•1 GHz 이하주파수에서는IPC-650 TM 2.5.5.9 Capacitance Methodology를 사용.

•이방법에는임피던스분석기/ LCR 미터와전용Capacitance 측정픽스처가 필요.

•장비에서얻은Cp 데이터를IPC에서제시한계산식에대입하여Dk(유전율) 값을산출.

•계산과정은Excel 파일에구현해사용. 

장비구성

•측정주파수범위: 8 Hz ~ 10MHz 

 •LCR 미터: Df(손실탄젠트) 값을장비에서직접산출가능

•측정픽스처: 재료측정전용픽스처 측정능력(Capability) 

 •주파수범위: 8 Hz ~ 10 MHz •시편두께: 500 μm ~ 1.5 mm 

 •기준샘플(PTFE) 측정편차 

• Dk: 2 ± 10% 

 • Df: 0.002 ± 20% (공기갭발생이슈로인한편차)

SPDR IPC650 TM 2.5.5.15

SPDR 방식특성 

• SPDR 픽스처는구조적특성상Capacitance 방식이나SCR 방식처럼 주파수스윕측정을지원하지않음. 

 • 단일주파수포인트측정용픽스처로, 1·5·10·15 GHz 대역의측정 픽스처를제공가능.

필요장비구성 

• VNA(벡터네트워크분석기)와SPDR 테스트픽스처필요. 

 • 당사SPDR 픽스처는시중에서사용가능한VNA와호환가능. 

 • 단, 픽스처발송전사용중인VNA 모델을반드시알려주어야함. 

 • 전용소프트웨어를통해Dk(유전율) 및Df(손실탄젠트)값을자동계산 지원. 

측정능력(Capability) 

 • 측정주파수: 1, 5, 7, 10, 15 GHz 

 • 시편두께: 50 ~ 750 μm

• 기준샘플(PTFE) 측정편차 

• Dk: 2 ± 5%

• Df: 0.002 ± 5% 

SCR IPC650 TM 2.5.5.13

SCR 방식특성 

SCR(Split Cavity Resonator)은 주파수 스윕 측정이가능하며, 각픽스처는특정 주파수범위를커버

. 예시: 10 GHz SCR 픽스처→ 10 GHz ~ 26.5 GHz 범위측정가능. 전용소프트웨어를통해Dk(유전율), Df(손실탄젠트)자동계산지원.

단, 시편두께(DUT thickness)는 500 μm 이하여야함. 500 μm 이상일경우Df 측정불가. 

측정능력(Capability) 

측정주파수범위 

• 10 ~ 26.5 GHz • 20 ~ 32 GHz 

 • 30 ~ 38 GHz 

 • 40 ~ 56 GHz 

 • 60 ~ 72 GHz 

 • 70 ~ 84 GHz

시편두께: 100 ~ 500 μm 

기준샘플(PTFE) 측정편차 

• Dk: 2 ± 5% 

  • Df: 0.002 ± 5% 

SCR - Thermal

Thermal SCR 특성

•  기본 SCR(Split Cavity Resonator)**와 동일한 기능 제공.

•  추가적으로 온도 제어 기능을 지원.

• 자동화 소프트웨어와 연동 시 챔버 온도 제어 및 측정 자동화 가능.

•  열 솔루션을 통해 75°C ~ 180°C 범위에서 측정 가능.

측정 능력 (Capability)

측정 주파수 범위:

•     10 ~ 26.5 GHz

•     20 ~ 32 GHz

•     30 ~ 38 GHz

•     40 ~ 56 GHz

•     60 ~ 72 GHz

•     70 ~ 84 GHz

온도 범위: -70°C ~ 150°C 

시편 두께: 100 ~ 500 μm 

기준 샘플 (PTFE) 측정 편차

•     Dk: 2 ± 5%

•     Df: 0.002 ± 5%

​Liquid/Powder measurement

Immersion Cooling의 배경

•  기존 서버나 반도체 장비는 공랭(air cooling) 방식으로 냉각

→ 공기는 전기적으로 큰 영향을 주지 않음.

•  그러나 Immersion cooling은 액체에 부품 전체를 담가 냉각

→ 액체가 전자 신호가 오가는 패키지·보드·커넥터·케이블 등과 직접 접촉.

•  따라서 액체의 유전율(Dk)과 손실 계수(Df)가 전자파/신호 품질에 중요한 변수로 작용.

Dk/Df 측정의 필요성

신호 속도와 지연 (Signal Speed & Delay)

•     Dk 값이 높으면 전자파 전파 속도가 느려짐.

•     PCB, 패키지, 서버용 고속 인터커넥트(PCIe Gen6/7, DDR5/6 등)에서 액체가 신호 지연에 기여할 수 있음.

손실 및 발열 (Loss & Heating)

•     Df 값이 높으면 신호가 손실되고 일부 에너지가 열로 변환됨.

•     냉각을 위해 사용하는 액체가 오히려 신호 열화를 가속할 수 있음.

측정 능력 (Capability)

측정 주파수: 4 ~ 16 GHz 샘플 용량: 100 ml 기준 샘플 (PTFE) 측정 편차

•     Dk: 2 ± 5%

•     Df: 0.002 ± 8%

​IPC650 TM2.5.5.5

측정 방법

•    IPC-650 TM 2.5.5.5 표준에 따른 X-band(12.4 GHz) Stripline 방식의 Dk/Df 측정.

•    -50°C ~ 150°C 범위에서 온도 변화에 따른 측정 가능.

•    표준 테스트 패턴 카드(Dk ≈ 3.0)를 사용.

•    4개의 픽스처를 이용한 보정(calibration) 지원.

•    Rogers RO4350B 소재와 비교 시, Dk/Df 결과가 Rogers 스펙과 일치함을 확인.

측정 능력 (Capability)

•     주파수 범위: 8 ~ 16 GHz

•     시편 두께: 100 ~ 500 μm

•     기준 샘플 (PTFE) 측정 편차

•    Dk: 2 ± 5%

•    Df: 0.002 ± 3%

PCIe 6.0 Test Fixtures (62GT/s) by Arcanum

PCIe Gen 6 CBB and CLB all non CEM Form factors

OCP 3.0 CBB 6.0 +CLB1+CLB2

•용도: PCI Express Gen6(64 GT/s) x16 Add-in Card의 신호 무결성 검증(SI validation) 및 

규격 적합성 시험(Compliance Test)을 위한 고속 테스트 픽스처

•주요 특징:

MMPX 초고속 커넥터

- 저손실, 저반사 연결로 64 GT/s 신호 전송 시 발생하는 왜곡 최소화.

64 GT/s 지원

- PCIe Gen6 속도(64 GT/s, PAM4)까지 지원.

- 차세대 서버, 데이터센터용 AIC 평가에 필수.

85Ω 제어 임피던스 트레이스

- PCIe 규격에 최적화된 신호 경로 설계로 반사(Reflection) 및 손실 최소화

외부 기준 클럭 주입 기능

- 클럭 독립 제어 가능.

- 시스템 클럭 품질과 DUT 성능을 분리해 평가 가능.

Toggle 신호 제어

- AIC를 Compliance Mode로 전환해 자동화된 시험 진행 가능. - CBB6.0 규격에 따른 필수 기능.

Pre-Compliance & Debugging 최적화

- 설계 초기 단계에서 문제를 조기에 발견.

PCIe 5.0 Test Fixtures (32GT/s) by Arcanum

U.2 CBB+CLB

•제품 목적: 

U.2(SFF-8693) 물리 계층 적합성 검증용 신호 무결성(SI) 보드

•주요 특징:

•     PCIe 5.0 속도(32GT/s) 지원

•     CBB/CLB 기반 송·수신 캘리브레이션 기능 제공

•     MMPX 커넥터 사용 → PCI-SIG 공식 CEM ISI 보드와 완벽 호환

U.3 CBB+CLB

•제품 목적: 

U.3(SFF-TA -1001) 물리 계층 적합성 검증용 Signal Integrity Board

•주요 특징:

•  PCIe 5.0 (32GT/s) 속도 지원

•  CBB/CLB 기반 송·수신 캘리브레이션 가능

•  MMPX 커넥터 적용 → PCI-SIG CEM ISI 보드와 완벽 호환

M.2 CBB+CLB1+CLB2

•제품 목적: 

M.2 인터페이스의 물리 계층 적합성 검증

•주요 특징:

•  PCIe 5.0 신호(32GT/s) 지원

•  M.2 CBB, CLB1, CLB2 기반 송·수신

캘리브레이션 가능

•  MMPX 커넥터 채택 → PCI-SIG CEM ISI 보드와 완벽 호환

PCIe 5.0 Test Fixtures (32GT/s) by Arcanum

PCIe Gen 5 CBB and CLB all non CEM Form factors

EDSFF E1.S/E1.L CBB+CLB

•용도: 

EDSFF(SFF-TA -1006, SFF-TA -1007) 인터페이스 물리 계층 적합성 검증

•주요 특징:

•    PCIe 5.0 속도(32GT/s) 지원

•    EDSFF CBB/CLB 기반 송·수신 캘리브레이션 기능

•    MMPX 커넥터 사용 → PCI-SIG CEM ISI 보드와 완전 호환

 OCP 3.0 CBB+CLB1+CLB2

•용도: 

OCP 3.0 NIS(NIC Interface Specification) 물리 계층 적합성 검증

•주요 특징:

•    PCIe 5.0 신호 속도(32GT/s) 지원

•    OCP 3.0 CBB, CLB1/CLB2 기반 송·수신 캘리브레이션 기능

•    MMPX 커넥터 사용 → PCI-SIG CEM ISI 보드와 완전 호환

Ethernet ISI Board by Arcanum

Ethernet ISI Board For 56 G Baud

For 56 GBaud Channel Emulation

• Use of 1.85 mm connector.

• Design for 56 GBaud and 28 GBaud

• 28 differential channels

28 Multi-Pairs

• Loss Range - 4.8 dB to 31.3 dB in 28 pairs @ 26.56 GHz

• Pair length - 3.6 inch to 25.8 inch

28 GBaud Compatible

• Loss Range - 2.3 dB to 16.5 dB in 28 pairs @ 13.28 GHz

• Pair length - 3.6 inch to 25.8 inch

Impedance Measurement (임피던스 측정)

임피던스 특성은 회로 레이아웃을 설계할 때 매우 중요합니다. 

경우에 따라, 타임 도메인 반사계(Time Domain Reflectometer, TDR)나 

벡터 네트워크 분석기(Vector Network Analyzer, VNA)를 프로브와 함께 사용하여

측정을 진행합니다.

Arcanum-adv는 TDR과 VNA를 모두 보유하고 있어 다음과 같은 구성을 지원할 수 있습니다

•  단일 엔드(Single-Ended) 및 차동(Differential) 임피던스

•  보드 상(In Board) 및 쿠폰(Coupon) 측정

•  BGA 영역 테스트

•  측정 주파수: 최대 20 GHz

•  IPC TM 650 2.5.5.12 표준 기반

보드 상 임피던스 측정은 현미경(Microscope)과 함께 수행해야 함.

S-Parameter Test

•     측정 대상: 단일 (Single-Ended) 및 차동(Differential) 임피던스

•     데이터 포맷: S2P, S4P

•     측정 범위: 최대 40 GHz, Test Pitch 0.1 ~ 1.5 mm

•     특징:

•      보드 상/ BGA 포인트에서 직접 측정 가능

•      S-파라미터 기반 고주파 특성 평가

•      프로브/픽스처 사용 시 디임베딩 기능 제공 → 실제 DUT 특성만 추출 가능

De-embedding

•목적: DUT 특성만 남기고, 테스트 환경에서 발생하는 손실 제거

•영향 제거 대상: 픽스처, 프로브, 테스트 포인트, 비아 등

•대표 방법:

•     AFR (Auto Fixture Removal)

•     2xThru

•Arcanum-adv 지원: 두 방식 모두 제공

PCB coupon

Delta L 3.0 Coupon

Frequency - up to 20 GHz

Methodology - Delta L 3.0

Pitch - 0.5 mm to 1.0 mm

Delta L 4.0 Coupon

Frequency - up to 40 GHz Methodology - Delta L 4.0 Pitch - 0.5 mm

Impedance Coupon

Frequency - up to 20 GHz

Pitch - 0.1 mm to 3.0 mm adjustable pitch

IST Test - IPC TM650 2.6.26

Test SPEC

1.전처리 (Precondition): 245~260°C, 6회 사이클

2.지원 샘플 (Support Sample): 단일(Single) / 이중(Dual) 테스트 지원

3.IST 열 조건 (IST Thermal): 150 ~ 220°C (마이크로비아의 경우 190 ~220°C)

4.사이클 수 (Cycles): 500 ~ 9999 사이클

테스트 결과에서

불량이 발생할 경우, 비아(via) 단선

으로 나타납니다.

이때, 열화상 카메라를 이용해 불량 지점을 확인할 수 있으며, 이후 미세 단면 분석(Micro Cross Section Analysis)을 통해 제조 공정을 개선할 수 있습니다.

적용 표준: IPC TM-650 2.6.26

D-Coupon Test IPC 2221B

이 테스트는 리플로우(Reflow) 공정에서의 저항 값 변화를 기록하는 방식으로, IPC TM-650 2.6.27 규격에 따라 수행됩니다.

•  목적: 구리 도금층(Copper Plating)이 단선되었는지 여부를 확인

•  활용: 내구성(Survivability) 시험 또는 신뢰성(Reliability) 시험

•  조건:

•  피크 온도 245°C ~ 260°C

•  적용 대상: 주로 마이크로비아(Microvia) 신뢰성 평가에 사용되며, 

다른 종류의 비아에도 적용 가능

•     적용 표준: IPC 2221B 기반 (D-Coupon 활용)

•     시험 조건:

•     리플로우 조건: IPC 표준 또는 맞춤형 프로파일

•     최대 온도: 280°C

•     반복 횟수: 1~99 사이클

•     지원 샘플: D-Coupon 포함, 최대 48개 샘플 × 2회 테스트 가능

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