Mikrowellen-Technik - Wie man Leiterplattenverdrahtungsniveau höher macht

Leiterplatte Verdrahtung ist sehr wichtig im gesamten Leiterplattendesign. Wie Sie eine schnelle und effiziente Verdrahtung erreichen und Ihre Leiterplattenverdrahtung groß aussehen lassen, lohnt sich zu studieren.

1. Common ground processing of digital circuit and analog circuit
Nowadays, Viele Leiterplatten sind keine Einzelfunktionsschaltungen mehr, aber bestehen aus einer Mischung aus digitalen und analogen Schaltungen. Daher, Es ist notwendig, die gegenseitige Interferenz zwischen ihnen bei der Verdrahtung zu berücksichtigen, insbesondere die Störgeräusche auf dem Erdungskabel. Die Frequenz der digitalen Schaltung ist hoch, und die Empfindlichkeit der analogen Schaltung ist stark. Für die Signalleitung, Die Hochfrequenz-Signalleitung sollte so weit wie möglich von der empfindlichen analogen Schaltungseinrichtung entfernt sein. Für die Bodenlinie, Die gesamte Leiterplatte hat nur einen Knoten zur Außenwelt. Daher, Es ist notwendig, das Problem der digitalen und analogen Gemeinsamkeit innerhalb der Leiterplatte zu behandeln, und die digitale Masse und die analoge Masse innerhalb der Platine sind tatsächlich getrennt. Sie sind nicht miteinander verbunden, aber an der Schnittstelle, an der die Leiterplatte mit der Außenwelt verbunden ist. . Es besteht eine kurze Verbindung zwischen der digitalen Masse und der analogen Masse. Bitte beachten Sie, dass es nur einen Anschlusspunkt gibt. Es gibt auch nicht gemeinsame Gründe auf der Leiterplatte, die durch das Systemdesign bestimmt wird.

2. The signal line is laid on the electrical layer
In the multi-layer printed board wiring, weil es nicht viele Drähte in der Signalleitungsschicht gibt, die nicht verlegt wurden, Das Hinzufügen von mehr Schichten verursacht Abfall und erhöht einen gewissen Arbeitsaufwand in der Produktion, und die Kosten werden entsprechend steigen. Um diesen Widerspruch zu lösen, Sie können die Verkabelung auf der elektrischen Schicht in Betracht ziehen. Die Leistungsschicht sollte zuerst berücksichtigt werden, und die Bodenschicht zweite. Weil es die Integrität der Formation bewahrt.

3. Treatment of connecting legs in large area conductors
In large-area grounding, die Beine von häufig verwendeten Komponenten sind damit verbunden, und die Behandlung der Verbindungsbeine muss umfassend berücksichtigt werden. In Bezug auf die elektrische Leistung, Es ist besser, dass die Pads der Komponentenbeine vollständig mit der Kupferoberfläche verbunden sind, Es gibt einige unerwünschte versteckte Gefahren bei der Montage, wie: â'Schweißen erfordert eine Hochleistungsheizung. "Es ist einfach, virtuelle Lötstellen zu verursachen. Daher, Sowohl elektrische Leistung als auch Prozessanforderungen werden in kreuzförmige Pads umgesetzt, Wärmeisolierung genannt, allgemein bekannt als Thermopads, so dass die Möglichkeit virtueller Lötstellen durch übermäßige Querschnittswärme beim Löten stark reduziert werden kann.

4. The role of the network system in wiring
In many CAD systems, Verkabelung wird auf Basis des Netzwerksystems bestimmt. Das Gitter ist zu dicht, obwohl der Weg zugenommen hat, aber der Schritt ist zu klein, und die Datenmenge im Feld ist zu groß. Dies wird zwangsläufig höhere Anforderungen an den Speicherplatz des Geräts haben, und auch die Rechengeschwindigkeit der computerartigen elektronischen Produkte. Großer Einfluss. Einige Pfade sind ungültig, z. B. durch die Pads der Bauteilbeine oder durch Montagelöcher oder feste Löcher belegt. Zu spärliche Netze und zu wenige Kanäle haben großen Einfluss auf die Verteilungsrate. Also muss es ein vernünftiges Netzsystem geben, um die Verkabelung zu unterstützen. Der Abstand zwischen den Beinen von Standardkomponenten beträgt 0.1 Zoll, so wird die Basis des Netzsystems in der Regel auf 0 gesetzt.1 Zoll oder ein integrales Vielfaches von weniger als 0.1 Zoll, wie: 0.05 Zoll, 0.025 Zoll, 0.02 Zoll, etc.

5. Treatment of power supply and ground wire
Even if the wiring in the entire PCB circuit board is completed very well, Die Störung, die durch die unsachgemäße Berücksichtigung der Stromversorgung und des Erdungskabels verursacht wird, verringert die Leistung des Produkts, und manchmal sogar die Erfolgsrate des Produkts beeinflussen. Daher, Die Verdrahtung der Stromversorgung und des Erdungskabels sollte ernst genommen werden, und die Geräuschstörungen, die durch die Stromversorgung und das Erdungskabel erzeugt werden, sollten auf die Grenze reduziert werden, um die Qualität des Produkts sicherzustellen. Jeder Ingenieur, der sich mit der Entwicklung elektronischer Produkte beschäftigt, versteht die Ursache des Rauschens zwischen dem Erdungskabel und dem Stromkabel, und jetzt wird nur noch die reduzierte Rauschunterdrückung ausgedrückt: Es ist bekannt, dass die Stromversorgung und der Erdungskabel hinzugefügt werden. Lotuskondensator. Versuchen Sie, die Breite der Strom- und Erdungskabel zu erweitern. Der Erdungskabel ist breiter als der Stromdraht. Their relationship is: ground wire>power wire>signal wire. Normalerweise beträgt die Signaldrahtbreite 0.2～0.3mm, und die feine Breite kann 0 erreichen.05～0.07mm. , Das Netzkabel ist 1.2～2.5 mm. Für die Leiterplatte der digitalen Schaltung, Ein breiter Massedraht kann verwendet werden, um eine Schleife zu bilden, das ist, um ein Bodennetz für den Einsatz zu bilden. Die Masse der analogen Schaltung kann auf diese Weise nicht verwendet werden. Eine große Fläche der Kupferschicht wird als Erdungsdraht verwendet. Alle verwendeten Stellen sind als Erdungskabel mit der Erde verbunden. Oder es kann zu einer mehrschichtigen Platine gemacht werden, und die Stromversorgung und Erdungskabel belegen jeweils eine Schicht.

6. Design Rule Check (DRC)
After the wiring design is completed, Es ist notwendig, sorgfältig zu überprüfen, ob das Verdrahtungsdesign den vom Designer festgelegten Regeln entspricht, und gleichzeitig, Es muss auch überprüft werden, ob die festgelegten Regeln den Anforderungen des Leiterplattenprozesses entsprechen. Die allgemeine Inspektion hat folgende Aspekte: Linie und Linie, Linie Ob der Abstand zwischen dem Bauteilpad, Linie und Durchgangsloch, Bauteilunterlage und Durchgangsloch, und durch Loch und durch Loch ist vernünftig, und ob es die Produktionsanforderungen erfüllt. Ist die Breite der Stromleitung und der Erdleitung angemessen, und gibt es eine enge Kopplung zwischen der Stromleitung und der Erdungsleitung? Gibt es einen Platz, um den Erdungskabel in der Leiterplatte zu verbreitern? Ob Maßnahmen für die Schlüsselsignalleitungen ergriffen wurden, wie kurze Längen, Schutzleitungen, Eingangs- und Ausgangsleitungen sind klar voneinander getrennt. Ob es separate Massedrähte für analoge Schaltung und digitale Schaltung gibt. Whether the graphics (such as icons, annotations) added to the PCB circuit board will cause signal short circuit. Einige unerwünschte Linienformen ändern. Gibt es eine Prozessleitung auf der Leiterplatte? Ob die Lotmaske den Anforderungen des Produktionsprozesses entspricht, ob die Größe der Lötmaske angemessen ist, und ob das Zeichen-Logo auf dem Gerätepad gedrückt wird, um die Qualität der elektrischen Geräte nicht zu beeinträchtigen. Ob die äußere Rahmenkante der Power-Masseschicht in der Multilayer-Platine reduziert wird, Wenn die Kupferfolie der Strommassenschicht außerhalb der Platine freigelegt ist, es ist leicht, einen Kurzschluss zu verursachen.

7. Via design
Vias are one of the important components of multi-layer PCB circuit boards, und die Kosten für Bohrlöcher machen normalerweise 30% bis 40% der Kosten der Leiterplattenherstellung aus. Einfach ausgedrückt, Jedes Loch auf der Leiterplatte kann über. Aus der Sicht der Funktion, Durchkontaktierungen können in zwei Kategorien unterteilt werden: eine wird für elektrische Verbindungen zwischen Schichten verwendet; das andere dient zur Befestigung oder Positionierung von Vorrichtungen. Prozessbezogen, Vias werden im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt, nämlich blinde Löcher, vergrabene Löcher und Durchgangslöcher.

Blind Vias befinden sich auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte und haben eine bestimmte Tiefe. Sie werden verwendet, um die Oberflächenlinie und die darunterliegende innere Linie zu verbinden. Die Tiefe der Bohrung überschreitet in der Regel ein bestimmtes Verhältnis nicht. Begrabenes Loch bezieht sich auf das Verbindungsloch in der inneren Schicht der Leiterplatte, die sich nicht auf die Oberfläche der Leiterplatte erstreckt. Die oben genannten beiden Arten von Bohrungen befinden sich beide in der inneren Schicht der Leiterplatte, und werden vor der Laminierung durch ein Durchgangslochumformverfahren vervollständigt, und mehrere innere Schichten können während der Bildung des. Der dritte Typ wird ein Durchgangsloch genannt, das die gesamte Leiterplatte durchdringt und zur internen Verschaltung oder als Positionierloch für die Bauteilmontage verwendet werden kann. Weil das Durchgangsloch einfacher im Prozess zu implementieren ist und die Kosten niedriger sind, Es wird in den meisten Leiterplatten anstelle der anderen beiden Arten von Durchgangslöchern verwendet. Die unten genannten Durchgangslöcher, sofern nicht anders angegeben, als Durchgangsbohrungen gelten.

1) From a design point of view, a via besteht hauptsächlich aus zwei Teilen, eins ist das Loch in der Mitte, und der andere ist der Pad Bereich um das Loch. Die Größe dieser beiden Teile bestimmt die Größe der. Offensichtlich, bei der Gestaltung von Leiterplatten mit hoher Geschwindigkeit und hoher Dichte, Designer hoffen immer, dass je kleiner die Durchgangslöcher, die bessere, so dass mehr Verdrahtungsraum auf der Platine gelassen werden kann. Darüber hinaus, je kleiner die Durchgangslöcher, der Parasit selbst. Je kleiner die Kapazität, je besser geeignet für Hochgeschwindigkeitsstrukturen. Allerdings, die Verringerung der Lochgröße führt auch zu einer Erhöhung der Kosten, und die Größe der Durchkontaktierungen kann nicht unbegrenzt reduziert werden. Sie wird durch Prozesstechnologien wie Bohren und Galvanisieren eingeschränkt: Je kleiner das Loch ist, je länger das Bohren dauert. Länger, Je einfacher es ist, von der Mittelposition abzuweichen; und wenn die Tiefe des Lochs 6-mal den Durchmesser des gebohrten Lochs übersteigt, Es kann nicht garantiert werden, dass die Lochwand gleichmäßig mit Kupfer beschichtet werden kann. Zum Beispiel, Die Dicke einer normalen 6-Schicht Leiterplatte beträgt etwa 50Mil, So kann der Lochdurchmesser, den Leiterplattenhersteller bereitstellen können, nur 8Mil erreichen.
2) the parasitic capacitance of the via hole itself has a parasitic capacitance to the ground. Wenn bekannt ist, dass der Durchmesser des Isolationslochs auf der Bodenschicht des Durchgangs D2 ist, der Durchmesser des Durchgangspads ist D1, und die Dicke der Leiterplatte ist T , Die dielektrische Konstante des Plattensubstrats beträgt ε, und die parasitäre Kapazität des Durchgangs beträgt ungefähr: C="1".41εTD1/(D2-D1) The main effect of the parasitic capacitance of the via on the circuit is to extend the signal The rise time reduces the speed of the circuit. Zum Beispiel, für eine Leiterplatte mit einer Dicke von 50Mil, wenn ein Durchgang mit einem Innendurchmesser von 10Mil und einem Paddurchmesser von 20Mil verwendet wird, und der Abstand zwischen dem Pad und dem Boden Kupferbereich ist 32Mil, Die parasitäre Kapazität des Lochs ist ungefähr: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, Die Anstiegszeit, die durch diesen Teil der Kapazität verursacht wird, ist: T10-90=2.2C(Z0/2)= 2.2x0.517x(55/2)=31.28ps. Aus diesen Werten, Es ist zu sehen, dass die Wirkung der Anstiegsverzögerung, die durch die parasitäre Kapazität eines einzelnen Durchgangs verursacht wird, nicht sehr offensichtlich ist, wenn das Via mehrfach in der Trace verwendet wird, um zwischen Ebenen zu wechseln, der Designer sollte immer noch sorgfältig überlegen.
3) Parasitic inductance of vias Similarly, Es gibt parasitäre Induktivitäten zusammen mit parasitären Kapazitäten in Vias. Bei der Gestaltung von digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen, Der Schaden, der durch die parasitären Induktivitäten von Vias verursacht wird, ist oft größer als der Einfluss der parasitären Kapazität. Seine parasitäre Reiheninduktivität schwächt den Beitrag des Bypass-Kondensators und schwächt die Filterwirkung des gesamten Stromsystems. Wir können die ungefähre parasitäre Induktivität eines Via einfach mit folgender Formel berechnen: L="5".08h[ln(4h/d)+1] where L refers to the inductance of the via, und h ist die Länge des Durchgangs, d ist der Durchmesser des Mittellochs. Aus der Formel ist ersichtlich, dass der Durchmesser des Durchgangs einen geringen Einfluss auf die Induktivität hat, während die Länge des Durchgangs einen Einfluss auf die Induktivität hat. Verwenden Sie weiterhin das obige Beispiel, Die Induktivität des Durchgangs kann wie folgt berechnet werden: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Wenn die Anstiegszeit des Signals 1ns ist, dann ist seine äquivalente Impedanz: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Diese Impedanz kann nicht mehr ignoriert werden, wenn Hochfrequenzstrom passiert. Besonderes Augenmerk sollte darauf gelegt werden, dass der Bypass-Kondensator beim Anschluss der Leistungsebene und der Masseebene zwei Durchgänge durchlaufen muss, so dass die parasitäre Induktivität des Durchgangs exponentiell zunimmt.
4) Via design in high-speed PCB circuit board Through the above analysis of the parasitic characteristics of vias, Wir können sehen, dass in der Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten Leiterplatten, Scheinbar einfache Durchkontaktierungen bringen oft zum Design der Schaltung. Große negative Wirkung. Um die negativen Auswirkungen der parasitären Effekte der Vias zu reduzieren, the following can be done in the design:
1. Sowohl Kosten als auch Signalqualität berücksichtigen, Wählen Sie eine angemessene Größe über Größe. Zum Beispiel, Für das 6-10 Layer Memory Modul PCB Platine Design, es ist besser, 10 zu verwenden/20Mil Durchgänge. Für einige kleine Platten mit hoher Dichte, Sie können auch versuchen, 8 zu verwenden/18Mil Durchgänge. Unter aktuellen technischen Bedingungen, Es ist schwierig, kleinere Vias zu verwenden. Für Strom- oder Masseverbindungen, Sie können eine größere Größe zur Reduzierung der Impedanz in Betracht ziehen.
2. Die beiden oben diskutierten Formeln können geschlossen werden, dass die Verwendung einer dünneren Leiterplatte vorteilhaft ist, um die beiden parasitären Parameter der.
3. Versuchen Sie, die Schichten der Signalspuren auf der Leiterplatte nicht zu ändern, das heißt,, Versuchen Sie, keine unnötigen Vias zu verwenden.
4. Die Power- und Massepunkte sollten in der Nähe gebohrt werden, und die Leitung zwischen dem Durchgang und dem Stift sollte so kurz wie möglich sein, weil sie die Induktivität erhöhen. Zur gleichen Zeit, Die Strom- und Masseleitungen sollten so dick wie möglich sein, um die Impedanz zu reduzieren.
5) Place some grounded vias near the vias of the signal change layer to provide a close loop for the signal. Es ist sogar möglich, eine große Anzahl redundanter Masseverschlüsse auf der Leiterplatte zu platzieren. Natürlich, das Design muss flexibel sein. Das zuvor besprochene Via-Modell ist der Fall, wenn es Pads auf jeder Schicht gibt. Manchmal, Wir können die Pads einiger Schichten reduzieren oder sogar entfernen. Besonders wenn die Dichte der Durchkontaktierungen sehr hoch ist, Es kann zur Bildung einer Bruchnut führen, die den Stromkreis in der Kupferschicht trennt. Um dieses Problem zu lösen, zusätzlich zur Verschiebung der Position des Via, Wir können auch erwägen, das Via auf der Kupferschicht zu platzieren. Die Padgröße wird reduziert