Leiterplattentechnisch - Die grundlegende Methode zur Minimierung des HF-Effekts im PCB-Verbindungsdesignprozess

Die Vernetzung der Leiterplatte Das System umfasst drei Arten der Verbindung zwischen dem Chip und dem Leiterplatte, die Verbindung innerhalb der Leiterplatte, und die PCB und externe Geräte. In der HF-Design, Die elektromagnetischen Eigenschaften an der Verbindungsstelle sind eines der Hauptprobleme, mit denen das technische Design konfrontiert ist. Dieser Artikel stellt die verschiedenen Techniken der oben genannten drei Arten des VerbindungsDesigns vor. Der Inhalt beinhaltet Methoden der Geräteinstallation, Verdrahtungsisolierung und Maßnahmen zur Reduzierung der Bleiinduktivität. Warte eine Minute.

Derzeit gibt es Anzeichen dafür, dass die Häufigkeit des Leiterplattendesigns immer höher wird. Da die Datenrate weiter zunimmt, fördert die für die Datenübertragung erforderliche Bandbreite auch die obere Grenze der Signalfrequenz auf 1GHz oder sogar höher. Obwohl diese Hochfrequenzsignaltechnologie weit über den Bereich der Millimeterwellentechnologie (30GHz) hinausgeht, umfasst sie auch HF- und Low-End-Mikrowellentechnologie.

Die HF-Engineering-Konstruktionsmethode muss in der Lage sein, mit den stärkeren elektromagnetischen Feldeffekten umzugehen, die normalerweise in höheren Frequenzbändern erzeugt werden. Diese elektromagnetischen Felder können Signale auf benachbarten Signalleitungen oder Leiterplattenleitungen induzieren, unangenehmes Übersprechen (Interferenzen und Gesamtrauschen) verursachen und die Systemleistung beeinträchtigen. Der Rücklaufverlust wird hauptsächlich durch Impedanzmangelung verursacht, und der Einfluss auf das Signal ist derselbe wie der Einfluss, der durch additive Rauschen und Interferenzen verursacht wird.

Hohe Rücklaufdämpfung hat zwei negative Auswirkungen: 1. Das Signal, das zurück zur Signalquelle reflektiert wird, erhöht das Systemrauschen, wodurch es für den Empfänger schwieriger wird, das Rauschen vom Signal zu unterscheiden; 2. Jedes reflektierte Signal verschlechtert grundsätzlich die Signalqualität wegen des Eingangssignals Die Form hat sich geändert.

Obwohl das digitale System nur 1- und 0-Signale verarbeitet und eine sehr gute Fehlertoleranz aufweist, verursachen die Oberschwingungen, die beim Anstieg des Hochgeschwindigkeitsimpulses erzeugt werden, je höher die Frequenz, desto schwächer das Signal. Obwohl die Forward-Fehlerkorrektur-Technologie einige negative Effekte beseitigen kann, wird ein Teil der Systembandbreite verwendet, um redundante Daten zu übertragen, was zu einer Verringerung der Systemleistung führt. Eine bessere Lösung besteht darin, HF-Effekte helfen zu lassen, anstatt die Signalintegrität zu beeinträchtigen. Es wird empfohlen, dass der Gesamtrücklaufverlust des digitalen Systems bei der höchsten Frequenz (normalerweise der schlechte Datenpunkt) -25dB beträgt, was einem VSWR von 1.1 entspricht.

Das Ziel der PCB-Design ist kleiner, schneller und kostengünstiger. Für HFPCB, Hochgeschwindigkeitssignale begrenzen manchmal die Miniaturisierung von PCB-Design. Zur Zeit, Die Hauptmethode, um das Problem des Übersprechens zu lösen, besteht darin, die Bodenebene zu verwalten, Abstand zwischen der Verdrahtung und Reduzierung der Bleiinduktivität.

(Studkapazität). Die wichtigste Methode zur Reduzierung der Rücklaufverluste ist die Impedanzanpassung. Diese Methode umfasst ein effektives Management von Dämmstoffen und die Isolierung von aktiven Signalleitungen und Erdungsleitungen, insbesondere zwischen Signalleitungen, die Zustände und Masse überschritten haben.

Da der Verbindungspunkt das schwächste Glied in der Schaltungskette ist, in der HF-Design, Die elektromagnetischen Eigenschaften am Verbindungspunkt sind die Hauptprobleme, mit denen sich das Engineering konfrontiert sieht. Jeder Verbindungspunkt muss untersucht und die bestehenden Probleme gelöst werden. Die Vernetzung der Leiterplatte Das System umfasst drei Arten der Verbindung: den Chip zum Leiterplatte, die Verbindung innerhalb der Leiterplatte, und der Signaleingang/zwischen dem PCB und externe Geräte.

Erstens, die Verbindung zwischen dem Chip und der Leiterplatte

Pentium IV und High-Speed-Chips mit einer großen Anzahl von Ein-/Ausgangs-Verbindungspunkten sind bereits verfügbar. Was den Chip selbst betrifft, ist seine Leistung zuverlässig, und die Verarbeitungsrate konnte 1GHz erreichen. Auf dem jüngsten GHz Interconnect Symposium (www.az.ww.com) ist das Spannendste, dass die Methoden zum Umgang mit der stetig steigenden Anzahl und Frequenz von I/O weithin bekannt sind. Das Hauptproblem der Verbindung zwischen dem Chip und der Leiterplatte ist, dass die Verbindungsdichte zu hoch ist, was dazu führt, dass die Grundstruktur des Leiterplattenmaterials zu einem Faktor wird, der das Wachstum der Verbindungsdichte begrenzt. Auf dem Treffen wurde eine innovative Lösung vorgeschlagen, das heißt, die Verwendung eines lokalen drahtlosen Senders im Chip, um Daten an die angrenzende Leiterplatte zu übertragen.

Unabhängig davon, ob dieses Schema effektiv ist oder nicht, sind die Teilnehmer sehr klar: Bei Hochfrequenzanwendungen ist die IC-Designtechnologie der PCB-Designtechnologie weit voraus.

Zwei,Leiterplatte interconnection

The skills and methods for high-frequency PCB-Design sind wie folgt:

1. Die Ecke der Übertragungsleitung sollte 45° sein, um den Rücklaufverlust zu reduzieren (Abbildung 1);

2. Verwenden Sie Hochleistungs-isolierte Leiterplatten, deren Isolationskonstantenwerte streng durch Niveau kontrolliert werden. Diese Methode ist förderlich für eine effektive Verwaltung des elektromagnetischen Feldes zwischen dem Isoliermaterial und der benachbarten Verdrahtung.

3. Um die PCB-Design-Spezifikationen im Zusammenhang mit hochpräzisem Ätzen zu verbessern. Es ist notwendig zu berücksichtigen, dass der Gesamtfehler der angegebenen Linienbreite +/-0.0007 Zoll beträgt, der Hinterschnitt und der Querschnitt der Verdrahtungsform verwaltet werden sollten, und die Plattierungsbedingungen der Verdrahtungsseitenwand sollten spezifiziert werden. Das Gesamtmanagement der Verdrahtungsgeometrie und der Beschichtungsoberfläche ist sehr wichtig, um das Hauteffektproblem im Zusammenhang mit der Mikrowellenfrequenz zu lösen und diese Spezifikationen zu realisieren.

4. Die hervorstehenden Leitungen haben Zapfeninduktivität, also vermeiden Sie die Verwendung von Komponenten mit Leitungen. In hochfrequenten Umgebungen ist es am besten, oberflächenmontierte Komponenten zu verwenden.

5. Vermeiden Sie bei Signaldurchgängen die Verwendung eines Durchverarbeitungsprozesses (pth) auf empfindlichen Leiterplatten, da dieser Prozess die Bleiinduktivität an den Durchgängen verursacht. Zum Beispiel, wenn ein Durchgang auf einer 20-Lagen-Platine verwendet wird, um Schichten 1 bis 3 zu verbinden, kann die Bleiinduktivität Schichten 4 bis 19 beeinflussen.

6. Um ein reiches Bodenflugzeug zur Verfügung zu stellen. Verwenden Sie geformte Löcher, um diese Masseebenen zu verbinden, um zu verhindern, dass das elektromagnetische 3D-Feld die Leiterplatte beeinflusst.

7. Um das elektrolose Vernickeln oder das Eintauchvergoldeverfahren zu wählen, verwenden Sie keine HASL-Methode für die Galvanik. Diese Art der galvanisierten Oberfläche kann einen besseren Hauteffekt für Hochfrequenzstrom zur Verfügung stellen (Abbildung 2). Darüber hinaus benötigt diese hochlötbare Beschichtung weniger Blei, was zur Verringerung der Umweltbelastung beiträgt.

8. Die Lötmaske kann den Fluss der Lötpaste verhindern. Aufgrund der Unsicherheit der Dicke und des Unbekannten der Isolationsleistung ist die gesamte Oberfläche der Platte jedoch mit Lotmaskenmaterial bedeckt, was eine große Änderung der elektromagnetischen Energie im Mikrostreifendesign verursacht. Im Allgemeinen wird ein Lötdammer als Lötmaske verwendet.

Wenn Sie mit diesen Methoden nicht vertraut sind, können Sie einen erfahrenen Konstruktionsingenieur konsultieren, der sich mit dem Entwurf von militärischen Mikrowellenplatinen beschäftigt hat. Sie können auch mit ihnen besprechen, welche Preisklasse Sie sich leisten können. Zum Beispiel ist das kupfergestützte coplanare Mikrostreifendesign wirtschaftlicher als das Streifendesign. Sie können dies mit ihnen besprechen, um bessere Vorschläge zu erhalten. Gute Ingenieure sind es vielleicht nicht gewohnt, Kostenprobleme zu berücksichtigen, aber ihre Vorschläge sind auch sehr hilfreich. Versuchen Sie nun, junge Ingenieure auszubilden, die mit HF-Effekten nicht vertraut sind und keine Erfahrung im Umgang mit HF-Effekten haben. Das wird ein langfristiger Job.

Darüber hinaus können auch andere Lösungen übernommen werden, wie die Verbesserung des Computertyps, damit er HF-Effekte verarbeiten kann.

Drei, PCB and external device interconnection

Es kann nun davon ausgegangen werden, dass wir alle Probleme des Signalmanagements auf der Platine und der Verschaltung einzelner diskreter Komponenten gelöst haben. Wie löst man also das Problem des Signaleingangs/Ausgangs von der Leiterplatte zu den Drähten, die mit dem Remote-Gerät verbunden sind? Trompeter Elektronik, ein Innovator der Koaxialkabeltechnologie, arbeitet an der Lösung dieses Problems und hat einige wichtige Fortschritte gemacht (Abbildung 3). Werfen Sie auch einen Blick auf das elektromagnetische Feld in Abbildung 4. In diesem Fall verwalten wir die Umwandlung von Mikrostreifen auf Koaxialkabel. Im Koaxialkabel ist die Masseschicht ringförmig verwoben und gleichmäßig verteilt. Im Mikrostreifen liegt die Grundebene unterhalb der aktiven Linie. Dies führt zu bestimmten Kanteneffekten, die beim Design verstanden, vorhergesagt und berücksichtigt werden müssen. Natürlich verursacht diese Abweichung auch Rücklaufverluste, und diese Abweichung muss minimiert werden, um Rauschen und Signalstörungen zu vermeiden.

Das Management von Impedanzfragen innerhalb der Leiterplatte ist kein Designproblem, das ignoriert werden kann. Die Impedanz beginnt von der Oberfläche des Leiterplatte, führt dann durch eine Lötstelle zum Stecker, und endet schließlich am Koaxialkabel. Da die Impedanz mit der Frequenz variiert, je höher die Frequenz, je schwieriger das Impedanzmanagement ist. Das Problem der Verwendung höherer Frequenzen zur Übertragung von Signalen über Breitband scheint das Hauptproblem bei der Auslegung zu sein..