PCB-Neuigkeiten - Wie man eine Hochleistungs-Leiterplatte entwirft

So entwerfen Sie eine Leiterplatte, die für High-Tech-Anwendungen geeignet ist

Seit der zweiten industriellen Revolution im neunzehnten Jahrhundert sind Wissenschaft und Technologie des Menschen sprunghaft vorangekommen, besonders nachdem der Mensch in das 21ste Jahrhundert eingetreten ist, haben sich neue Infrastruktur, neue Energie, künstliche Intelligenz und andere Hightech-Bereiche rasch entwickelt. Die niederfrequenten, langsamen, niederdichten und leistungsschwachen Leiterplatten wie Single-Panel und Double-Panel werden schrittweise eliminiert.

Daher, Die Anforderungen an Hightech-Produkte an Leiterplatten werden immer anspruchsvoller. Die Anwendung von hochrangigen, Hochgeschwindigkeit, Hochfrequenz, High-End, hohe Dichte, und anspruchsvolle Leiterplatten werden immer umfangreicher. Diese Art von Leiterplatte ist die zukünftige Leiterplatte. Der Entwicklungstrend der Branche.

Also, wie können wir Hochleistungs-Leiterplatten entwerfen, die in diesen Bereichen verwendet werden. Wir luden speziell Senior PCB-Designer von Shenzhen Benqiang Circuit Co., Ltd. ein, um ihre Design-Erfahrung mit Ihnen zu teilen.

1.1 Signalintegritätsdesign

Als exzellenter PCB-Designer, Sie müssen die Signalintegrität (SI), elektromagnetische Störungen (EMI) und Impedanzanforderungen der Leiterplatte berücksichtigen. Diese Faktoren sind an der Struktur der Mehrschichtige Leiterplatte: Ebenennummer, Stromversorgung und Erdung Anzahl der Schichten, Ebenenfolge, Ebenenabstand, etc. Es wird gehofft, dass die Signalschicht neben der Leistungsschicht liegt, und die Hochgeschwindigkeitssignalspuren sollten in der inneren Schicht zwischen den Leistungsschichten angeordnet sein, um die beste Abschirmung zu erreichen; Die Leistungsschicht und die Bodenschicht sollten so nah wie möglich sein, Reduzieren Sie die Dicke der dielektrischen Schicht und verwenden Sie ein Substrat mit höherer dielektrischer Konstante (Dk), um die beste parasitäre Kapazitätsverteilung zu erreichen.

Wenn es sich bei dem Design um eine impedanzgesteuerte Leiterplatte handelt, kann der Designer für unterschiedliche Zielimpedanzen leicht unterschiedliche Leiterbahnbreiten angeben, insbesondere wenn Differenzimpedanz beteiligt ist. Beispielsweise werden in der vierten Schicht einer Mehrschichtplatte 125 μm (5 mil) Breitenspuren benötigt, um eine Zielimpedanz von 50 ohm zu erhalten, während 125 μm Breitenspuren in derselben Schicht verwendet werden, um eine Differenzimpedanz von 100 ohm zu erhalten. Geben Sie dann 128 μm (5.1 mil) Breite für das erste single-ended Trace Design und 122 μm (4.9 mil) Breite für die letztere differentielle Trace ein. Auf diese Weise kann der Hersteller die beiden Impedanzziele unabhängig voneinander erreichen, ohne bei beiden Kompromisse eingehen zu müssen.

HDI-Platine zweiter Ordnung entworfen von Benqiang Unternehmen für Automobilkommunikation

Zu den Vorteilen von HDI-Platinen gehören eine gute Hochfrequenzsignalintegrität und elektrische Leistung. Die Verbesserung der Signalintegrität beruht auf dem kleineren Substrat und kürzeren Verbindungsleitungen, kleineren Durchkontaktierungen und dünneren dielektrischen Schichten, wodurch die Verkabelung verzögert werden kann, um die Signalintegrität zu verbessern. Um beispielsweise Rauschen, Hochfrequenzstörungen (RFI) und elektromagnetische Störungen (EMI) für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen auf Leiterplatten zu überwinden, ist der Einsatz der HDI-Platine Micro-Via (Blende nicht größer als 0,15 mm) Technologie derzeit eine der praktischsten Lösungen.

Die aktuelle Hochleistungsleistung PCB-Design Prozess ist mit einem automatischen Design Rule Check (DRC) Tool ausgestattet, die während des Entwurfsprozesses wiederholt überprüft und rechtzeitig korrigiert werden können, Zeit sparen, Aufwand und Genauigkeit. Automatische DRC enthält Layout DRC, Elektrische DRK, Werkzeuge zur Überprüfung elektrischer Regeln umfassen Signalintegrität (SI), Leistungsintegrität (PI), elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), anti-elektromagnetische Störungen (EMI), und Sicherheitsinspektionen.

1.2 Entwurf des Wärmemanagements

Wärmeableitung ist sehr wichtig für den normalen Betrieb und die langfristige Stabilität von elektronischen Geräten. Daher gibt es thermische Managementanforderungen, das heißt, das Management von Wärme oder Temperatur eines Systems. Von der IC-Verpackung bis zur Leiterplatte und dem gesamten elektronischen System müssen Wärmeerzeugungsfaktoren berücksichtigt werden, und angemessene Wärmeableitungsmethoden müssen angenommen werden.

Thermische Fragen sollten zu Beginn der PCB-Design. Erstens, Optimierung des Designs zur Vereinfachung der thermischen Managementmethoden und Kostensenkung. Optimale Konstruktionsfaktoren, die die thermische Leistung beeinflussen, Einbeziehung von Bauteilstandort und Leiterplattenlayout, sollte den Systemluftstrom für die Kühlung am besten nutzen; Schätzung der Leistung der Hauptheizkomponenten, thermische Simulationen durchführen, and try to select the same functional components with less heat generation; for high heat The component area determines whether a radiator is needed and selects a suitable radiator; select the PCB type and material to meet the heat dissipation conditions.

Es gibt professionelle EDA-Werkzeuge für Design, thermische Simulation und thermische Prüfung auf dem Markt, innovative unter Verwendung von thermischen Barrieren (Bn) und thermischen Shortcut (Sc) Analysetechniken. Jetzt können Ingenieure eine zerstörungsfreie Weise verwenden (das heißt, ohne die ursprüngliche Probe zu teilen, um die thermischen Eigenschaften im Inneren zu sehen), sie können klären, wo der Wärmefluss des IC, der Leiterplatte oder des gesamten Systems behindert ist und warum der Wärmeflussausfall auftritt. Kann die schnellste und effektivste Abkürzung zur Wärmeableitung bestimmen, um das Wärmeableitungsentwurfsproblem zu lösen.Es gibt eine Simulationssoftware für thermisches Risikomanagement (TRM), die die Temperaturbedingungen von Leiterplatten-Schaltungen vorhersagen kann, einschließlich der Temperaturbedingungen von Drähten, durch Löcher, Oberflächenmedien und Schichten.

PCB-Designer haben viele Optionen, um die von den Komponenten erzeugte Wärme zu beseitigen. Derzeit bestehen die meisten von ihnen darin, eine Metallplatte direkt an die Leiterplatte zu befestigen, um Wärme abzuleiten, das heißt eine metallbasierte Leiterplatte oder eine Metallkern-Leiterplatte. Bei der Wahl der thermischen Management-Lösungen muss eine Vielzahl von Faktoren ausgeglichen werden. Wie man Wärme entfernt, ohne die Größe und das Gewicht von Leiterplatten und Komponenten zu erhöhen. Es gibt sechs typische Wärmeableitungsmethoden: (1) Wählen Sie ein geeignetes PCB-Substrat, vom Standardtyp bis zum Wärmeleitfähigkeitstyp; (2) Leiterplattenkupferdicke entwickelt sich zu dickem Kupfertyp; (3) Verwenden Sie PCB über Löcher, um Kupfer für Wärmeleitung zu füllen; (4) Externer Kühlkörper der Leiterplatte, das heißt zusätzliches Metallsubstrat; (5) PCB interner Kühlkörper, das heißt, zusätzliche Metallkernplatte; (6) PCB ist teilweise mit Metallblöcken eingebettet. Designer können sogar andere Methoden kombinieren, wenn sie die nächste Methode auswählen.