Leiterplattentechnisch - Diskutieren Sie aktuelles PCB-Design und gesunden Menschenverstand

Leiterplatten können in einlagige Leiterplatten, zweischichtige Leiterplatten und mehrschichtige Leiterplatten unterteilt werden. Verschiedene elektronische Komponenten sind in die Leiterplatte integriert. Auf der einfachsten einlagigen Leiterplatte, die Teile sind auf einer Seite konzentriert, und die Drähte sind auf der anderen Seite konzentriert. Auf diese Weise, Wir müssen Löcher in das Brett machen, damit die Stifte durch das Brett auf die andere Seite gehen können, So werden die Stifte der Teile auf die andere Seite gelötet. Aus diesem Grund, Die Vorder- und Rückseite einer solchen Leiterplatte werden jeweils Leiterplattenkomponentenseite und Leiterplattenlötenseite genannt.

Die PCB-Doppelschichtplatte kann als Kombination von zwei einlagigen Platinen relativ zueinander betrachtet werden. Es gibt elektronische Komponenten und Verkabelung auf beiden Seiten der Platine. Manchmal ist es notwendig, einen einzelnen Draht auf der einen Seite mit der anderen Seite der Platine zu verbinden, das ein Visum erfordert. Ein Durchgang ist ein kleines Loch, das auf der Leiterplatte mit Metall gefüllt oder beschichtet ist, die beidseitig mit den Drähten verbunden werden können. Viele Computer-Motherboards verwenden jetzt 4-Schicht oder sogar 6-Schicht Leiterplattes, während Grafikkarten in der Regel 6-Layer verwenden Leiterplattes. Viele High-End Grafikkarten wie die nVIDIAgeForce4Ti Serie verwenden 8-lagige Leiterplatten. Dies ist die sogenannte Mehrschicht- Leiterplatte. Das Problem der Verbindung der Leitungen zwischen den verschiedenen Schichten wird auch auf einer mehrschichtigen Leiterplatte auftreten, die auch durch Vias erreicht werden kann. Weil es sich um eine mehrschichtige Leiterplatte, Manchmal müssen die Vias nicht die gesamte Leiterplatte. Solche Vias werden Buriedvias und Blindvias genannt, weil sie nur wenige Schichten durchdringen. Blindlöcher dienen dazu, mehrere Schichten interner Leiterplatte mit der Oberflächenplatte zu verbinden, ohne das gesamte Board durchdringen zu müssen. Der vergrabene Durchgang ist nur mit der internen Leiterplatte verbunden, so ist es von der Oberfläche unsichtbar. In einer mehrschichtigen Leiterplatte, Die gesamte Schicht wird direkt mit dem Erdungskabel und der Stromversorgung verbunden. Also klassifizieren wir die Schichten als Signalschicht, Leistungsebene, oder Bodenschicht. Wenn die Teile auf der Leiterplatte unterschiedliche Netzteile benötigen, Diese Art von PCB hat normalerweise mehr als zwei Schichten von Energie und Draht. Je mehr Leiterplattenschichten verwendet werden, je höher die Kosten. Natürlich, die Verwendung von mehr Schichten von Leiterplattes ist sehr hilfreich, um Signalstabilität zu gewährleisten.

Die professionelle Leiterplattenproduktion Prozess ist ziemlich kompliziert, nehmen Sie eine 4-Schicht Leiterplatte als Beispiel. Die Hauptplatine PCB ist meist 4-lagig. Bei der Herstellung, die beiden mittleren Schichten werden gerollt, Schnitt, geätzt, und oxidiert. Die vier Schichten sind die Bauteiloberfläche, Leistungsebene, Untergrund, und Lötdruckschicht. Legen Sie diese vier Schichten zusammen und rollen Sie sie zu einer Hauptplatine PCB. Dann stanzen und durch Löcher machen. Nach der Reinigung, drucken, Kupfer, Ätzen, Prüfung, Lötmaske, Siebdruck auf den beiden äußeren Schichten von Schaltungen. Endlich, the entire PCB (including many motherboards) is stamped into a motherboard PCB, und dann vakuumverpackt nach Bestehen des Tests. Wenn die Kupferhaut während des Leiterplattenherstellungsprozesses nicht gut gelegt ist, es wird losgebunden sein, which may easily imply short-circuit or capacitive effects (prone to interference). Die Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte müssen ebenfalls beachtet werden. Wenn das Loch nicht in der Mitte ist, aber auf eine Seite, Ungleichmäßige Übereinstimmung tritt auf, oder es wird einfach sein, die Leistungsschicht oder Bodenschicht in der Mitte zu kontaktieren, die potentielle Kurzschlüsse oder schlechte Erdungsfaktoren verursachen.

Kupferverkabelung

Der erste Schritt besteht darin, die Verkabelung zwischen den Teilen herzustellen. Wir verwenden die negative Filmübertragungsmethode, um den Arbeitsfilm auf dem Metallleiter auszudrücken. Diese Technik besteht darin, eine dünne Schicht Kupferfolie auf der gesamten Oberfläche zu verteilen und den Überschuss zu beseitigen. Der ergänzende Transfer ist eine weitere Methode, die weniger Menschen verwenden. Es ist eine Methode, Kupferdrähte nur dort zu verlegen, wo sie gebraucht werden, aber wir werden hier nicht darüber sprechen. Ein positiver Fotolack besteht aus einem Sensibilisator, der sich unter Beleuchtung auflöst. Es gibt viele Möglichkeiten, den Fotolack auf der Kupferoberfläche zu behandeln, aber die häufigste Methode ist, ihn zu erhitzen und auf der Oberfläche zu rollen, die den Fotolack enthält. Es kann auch flüssig auf den Kopf gesprüht werden, aber der Trockenfilmtyp bietet eine höhere Auflösung und kann auch dünnere Drähte produzieren. Die Haube ist nur eine Vorlage für die Leiterplattenschicht in der Fertigung. Bevor der Fotolack auf der Leiterplatte UV-Licht ausgesetzt wird, kann der Lichtschild, der ihn bedeckt, verhindern, dass der Fotolack in einigen Bereichen exponiert wird. Diese Bereiche, die mit Fotolack bedeckt sind, werden zu Verkabelungen. Nachdem der Fotolack entwickelt wurde, werden die anderen blanken Kupferteile geätzt. Der Ätzprozess kann die Platte in das Ätzlösemittel eintauchen oder das Lösungsmittel auf die Platte sprühen. Im Allgemeinen als Ätzlösung verwendet, werden Eisenchlorid und dergleichen verwendet. Nach dem Ätzen wird der verbleibende Fotolack entfernt.

1. Verdrahtungsbreite und -strom

Im Allgemeinen sollte die Breite nicht kleiner als 0.2mm (8mil) sein

Auf hochdichten und hochpräzisen Leiterplatten beträgt die Steigung und Linienbreite im Allgemeinen 0,3mm (12mil).

Wenn die Dicke der Kupferfolie etwa 50um ist, ist die Drahtbreite 1～1.5mm (60mil) = 2A

Der Gemeinschaftsraum ist in der Regel 80mil, und mehr Aufmerksamkeit sollte auf Anwendungen mit Mikroprozessoren gelegt werden.

2. Wie hoch ist die Frequenz einer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte?

Wenn die steigende/fallende Kantenzeit des Signals kleiner als 3~6 mal die Signalübertragungszeit ist, wird es als Hochgeschwindigkeitssignal betrachtet.

Bei digitalen Schaltungen besteht der Schlüssel darin, die Steilheit der Signalkante zu betrachten, das heißt, die Anstiegs- und Fallzeit des Signals.

Gemäß der Theorie eines sehr klassischen Buches, High-Speed Digital Design ist die Zeit, bis das Signal von 10% auf 90% steigt, weniger als das 6-fache der Drahtverzögerung, die ein Hochgeschwindigkeitssignal ist!

Das heißt, sogar eine 8KHz Quadratwelle Das Signal, solange die Kante steil genug ist, ist auch ein Hochgeschwindigkeitssignal, und Übertragungsleitungstheorie muss bei der Verdrahtung verwendet werden.

3. Vorsichtsmaßnahmen für das Netzkabel und Erdungskabel Layout

Das Netzkabel sollte so kurz wie möglich, in einer geraden Linie und vorzugsweise in einer Baumform statt einer Schlaufe sein.

Erdungsschleifenproblem: Für digitale Schaltungen beträgt die Erdungsschleife, die durch Erdungsschleifen verursacht wird, Dutzende Millivolt, während die Störungsschwelle von TTL 1.2V ist, und CMOS-Schaltungen können 1/2-Versorgungsspannung erreichen., Das heißt, die Zirkulation von Erdungskabel verursacht keine nachteiligen Auswirkungen auf den Betrieb der Schaltung überhaupt. Im Gegenteil, wenn der Erdungskabel nicht geschlossen ist, wird das Problem noch größer sein, da der Impulsleistungsstrom, der von der digitalen Schaltung erzeugt wird, wenn er arbeitet, das Erdungspotenzial jedes Punktes unausgewogen wird. Gemessen mit einem 2GSps Oszilloskop beträgt die Massestrompulsbreite 7ns). Unter dem Einfluss eines großen Impulsstroms, wenn ein Zweig-Massedraht (Leitungsbreite 25mil) verwendet wird, erreicht die Potentialdifferenz zwischen den Massedrähten das Niveau von 100 Millivolt.

Nachdem die Erdungsschleife angenommen wurde, wird der Impulsstrom auf verschiedene Punkte des Erdungskabels gestreut, was die Möglichkeit der Störung mit der Schaltung erheblich reduziert. Bei Verwendung eines geschlossenen Erdungskabels beträgt die gemessene maximale momentane Potentialdifferenz zwischen den Erdungskabeln jedes Geräts eine Hälfte bis ein Fünftel des ungeschlossenen Erdungskabels. Natürlich sind die Messdaten von Leiterplatten mit unterschiedlichen Dichten und Geschwindigkeiten sehr unterschiedlich. Was ich oben gesagt habe, betrifft das Niveau des Z80 Demo Boards, das am Protel 99SE befestigt ist; Für die analoge Niederfrequenz-PCB-Schaltung denke ich, dass die Arbeit nach dem Schließen des Erdungskabels Frequenzstörungen aus dem Raum induziert werden, die ohnehin nicht simuliert und berechnet werden können. Wenn der Erdungskabel nicht geschlossen ist, wird der Erdungskabel-Wirbelstrom nicht erzeugt. Beckhamtaos sogenannte "aber die Leistungsfrequenz induzierte Spannung des Massedrahts wird größer sein." Das Projekt, das Präzisionsmanometer, verwendet einen 14-Bit A/D Wandler, aber die tatsächliche Messung hat nur eine effektive Genauigkeit von 11-Bit. Nach der Untersuchung gibt es 15mVp-p Leistungsfrequenzstörungen auf der Erdungsleitung.

Die Lösung besteht darin, die analoge Masseschleife des Leiterplatte Nach der Teilung, Das Massekabel vom Frontend-Sensor zum A/D ist in einem Zweig mit fliegenden Leitungen verteilt. Später, Die massenproduzierte Modell-Leiterplatte wird entsprechend den fliegenden Leitungen reproduziert, und es gibt bisher kein Problem. Im zweiten Beispiel, Ein Freund liebt Fieber und DIYs ein Verstärker allein, aber es gibt immer ein Summen am Ausgang. Ich schlage vor, dass es die Erdschleife schneidet, um das Problem zu lösen. Danach, Dieser Mann konsultierte Dutzende von "Hi-Fi berühmten Maschinen" Leiterplattendiagramme und bestätigte, dass keine der Maschinen Masseschleifen im analogen Teil verwendete.