Tecnología de PCB - Cómo diseñar placas de PCB de alta frecuencia

Cómo diseñar placas de PCB de alta frecuencia

La placa de circuito SMT es uno de los componentes indispensables en el diseño de montaje de superficie. La placa de circuito SMT es el soporte de los componentes del Circuito en los productos electrónicos. Realiza la conexión eléctrica entre los componentes del circuito y los equipos. Con el desarrollo de la tecnología electrónica, las placas de PCB son cada vez más pequeñas y densas, y cada vez hay más placas de pcb. Por lo tanto, se requiere que las placas de PCB tengan un diseño general cada vez más alto, capacidad antiinterferencia, procesabilidad y manufacturabilidad.

Los principales pasos en el diseño de placas de PCB de alta frecuencia

1: dibuja un diagrama esquemático.

2: crear una biblioteca de componentes.

3: establecer la relación de conexión de red entre el esquema y los componentes en la placa de circuito impreso.

4: cableado y diseño.

5: crear datos de uso de producción de PCB y marcar datos de uso de producción.

El diseño de las placas de PCB de alta frecuencia debe tener en cuenta las siguientes cuestiones:

1. asegúrese de que el gráfico del componente en el esquema del circuito sea consistente con el objeto real y que la conexión de red del esquema del circuito sea correcta.

2. el diseño de las placas de PCB de alta frecuencia no solo tiene en cuenta la relación de conexión a la red del esquema, sino que también tiene en cuenta algunos requisitos de la ingeniería de circuitos. los requisitos de la ingeniería de circuitos incluyen principalmente el ancho de la línea de alimentación, el cable de tierra y algunos otros cables, la conexión de la línea, las características de alta frecuencia de algunos componentes, la resistencia de los componentes y la resistencia a la interferencia.

3. los requisitos de instalación de todo el sistema de placas de PCB de alta frecuencia tienen en cuenta principalmente que los agujeros de instalación, enchufes, agujeros de posicionamiento, puntos de referencia, etc. cumplen con los requisitos, colocando varios componentes en la posición prescrita con precisión, al tiempo que facilitan la instalación, la puesta en marcha del sistema, la ventilación y el enfriamiento.

4. para la fabricabilidad de las placas de PCB de alta frecuencia y sus requisitos técnicos, debemos estar familiarizados con las especificaciones de diseño y cumplir con los requisitos del proceso de producción para producir con éxito las placas de PCB de alta frecuencia diseñadas.

5. teniendo en cuenta que los componentes son fáciles de instalar, depurar y reparar en la producción, mientras que los gráficos, almohadillas y agujeros en las placas de PCB de alta frecuencia deben estandarizarse para garantizar que los componentes no choquen entre sí y sean fáciles de instalar.

6. el propósito del diseño de placas de PCB de alta frecuencia es principalmente para la aplicación, por lo que debemos considerar su practicidad y fiabilidad, reduciendo al mismo tiempo la capa y el área de placas de PCB de alta frecuencia para reducir costos. Aumentar adecuadamente las almohadillas, los pases y los pases ayuda a mejorar la fiabilidad, reducir los pases y optimizar la ruta para que sean compactos, uniformes y consistentes. Hacer que el diseño general del panel sea más hermoso.

Para lograr los objetivos deseados de la placa de circuito impreso, la disposición general de la placa de circuito impreso de alta frecuencia y la colocación de los componentes juegan un papel clave, lo que afecta directamente la instalación, fiabilidad, ventilación y enfriamiento de toda la placa de circuito impreso y la planitud del cableado.

Se prefiere el tamaño exterior de la placa de circuito impreso. Cuando el tamaño del PCB es demasiado grande, las líneas impresas son más largas, la resistencia aumenta, la resistencia al ruido disminuye, los costos aumentan, la disipación de calor es mala y las líneas adyacentes son vulnerables a la interferencia. Por lo tanto, primero se da un posicionamiento razonable del tamaño y la forma del pcb. Para determinar la ubicación de los componentes especiales y los circuitos unitarios, todo el circuito debe dividirse en varios circuitos unitarios o módulos de acuerdo con el proceso del circuito y centrarse en los componentes centrales de cada circuito unitario, como los circuitos integrados. Los demás componentes deben estar dispuestos de manera uniforme, ordenada y compacta en el tablero de PCB en un cierto orden, pero no deben estar demasiado cerca de estos grandes componentes y mantener una cierta distancia. Especialmente para componentes más grandes y más altos, mantenga una cierta distancia a su alrededor para ayudar en la soldadura y reparación. para circuitos integrados de alta potencia, se debe considerar el uso de radiadores de color y dejar suficiente espacio para colocarlos en una posición ventilada y fresca en la placa de impresión. Además, no se concentre demasiado. Varios elementos grandes deben colocarse en la misma placa a cierta distancia y en una dirección de 45 °, circuitos integrados más pequeños como SOP deben organizarse a lo largo del eje y los elementos capacitores de resistencia deben organizarse verticalmente y axialmente, todos ellos en relación con la dirección de transmisión del proceso de producción de pcb. Esto permite que los componentes se organicen de manera regular, reduciendo así los defectos que aparecen en la soldadura. Los LED utilizados para la visualización deben colocarse en los bordes de las placas de circuito impreso, ya que se utilizan para la observación durante la Aplicación.

Algunos interruptores, elementos de ajuste fino, etc., deben colocarse en lugares fáciles de operar. En el mismo Circuito de frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes. En los circuitos generales de alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes. Los circuitos generales deben organizar los componentes lo más paralelos posible, de modo que no solo sean hermosos, sino que también sean fáciles de instalar y soldar y sean fáciles de producir en masa. Los componentes situados en el borde de la placa de circuito deben estar a 3 - 5 cm del borde. Se debe tener en cuenta el coeficiente de expansión térmica, la conductividad térmica, la resistencia al calor y la resistencia a la flexión de las placas de PCB para evitar efectos adversos en los componentes o PCB durante la producción.

Después de determinar la ubicación y la forma de los componentes en el pcb, considere el cableado del pcb.

Para la ubicación del componente, en principio, la placa de circuito impreso se cableado lo más corto posible en función de la ubicación del componente. Las rutas son cortas y los canales y áreas ocupados son pequeños, por lo que la tasa de penetración será mayor. Los cables en los extremos de entrada y salida de la placa de PCB deben tratar de evitar líneas paralelas adyacentes, preferiblemente con cables de tierra entre las dos líneas. Para evitar el acoplamiento de retroalimentación del circuito. Si la placa de circuito impreso es una placa multicapa, la dirección de las líneas de señal de cada capa es diferente de la dirección de las capas adyacentes. Para algunas líneas de señal importantes, se debe acordar con el diseñador de la línea que las líneas de señal diferencial especiales deben funcionar en parejas, mantenerse lo más paralelas posible, acercarse entre sí y tener pocas diferencias de longitud. Todos los componentes de la placa de PCB permiten minimizar y acortar los cables y conexiones entre los componentes. El ancho mínimo de los cables en la placa de PCB está determinado principalmente por la resistencia a la adherencia entre los cables y el sustrato de la capa aislante y el valor de la corriente a través de ellos. Cuando el espesor de la lámina de cobre es de 0,05 mm y el ancho es de 1 - 1,5 mm, la temperatura no será superior a 3 grados a través de la corriente 2a. El ancho del cable de 1,5 mm puede cumplir con los requisitos, y para los circuitos integrados, especialmente los circuitos digitales, generalmente se eligen 0,02 - 0,03 mm. Por supuesto, cuando se permite, utilizamos los cables lo más anchos posible, especialmente los cables de alimentación y los cables de tierra en las placas de pcb, y la distancia mínima entre los cables está determinada principalmente por la resistencia de aislamiento del entrepiso y el voltaje de ruptura en el peor de los casos. Para algunos circuitos integrados (ic), desde el punto de vista del proceso, la distancia puede ser inferior a 5 - 8 mm. Las líneas auxiliares de impresión suelen tener el arco más pequeño en la curva, evitando doblar tuberías de menos de 90 grados. En términos generales, el cableado de la placa de circuito impreso debe ser uniforme, compacto y consistente. Trate de evitar el uso de láminas de cobre de gran área en el circuito, de lo contrario, el calor durante mucho tiempo durante el uso es propenso a la expansión y desprendimiento de láminas de cobre. Si hay que usar grandes áreas de lámina de cobre, se pueden usar líneas de cuadrícula. El puerto del cable es una almohadilla. El agujero central de la almohadilla es mayor que el diámetro del cable del dispositivo. Cuando la almohadilla es demasiado grande, es fácil formar una soldadura virtual. El diámetro exterior de la almohadilla D no suele ser inferior a (d + 1,2) mm, de los cuales D es el diámetro del agujero. Para algunos componentes de mayor densidad, el diámetro mínimo de la almohadilla es preferentemente (d + 1,0) mm. una vez finalizado el diseño de la almohadilla, el marco de forma del dispositivo debe dibujarse alrededor de la almohadilla de la placa impresa, marcando las palabras y los caracteres al mismo tiempo. El texto normal o el borde deben tener una altura de aproximadamente 0,9 mm y un ancho de línea de aproximadamente 0,2 mm. no Presione el texto y el contorno del carácter en el teclado. Si se trata de un doble capa, los caracteres en la parte inferior deben coincidir con la etiqueta.

Para que el producto diseñado funcione mejor y eficazmente, la capacidad antiinterferencia del PCB debe considerarse en el diseño, que está estrechamente relacionada con circuitos específicos.

El diseño de los cables de alimentación y los cables de tierra en las placas de circuito es particularmente importante. En función del tamaño de la corriente que fluye a través de la placa de circuito, aumente el ancho del cable de alimentación tanto como sea posible para reducir la resistencia del circuito y alinear el cable de alimentación con la dirección de la línea y la dirección de transmisión de datos. Ayuda a mejorar la resistencia al ruido del circuito. Hay tanto circuitos lógicos como lineales en el PCB para separarlos tanto como sea posible. Los circuitos de baja frecuencia se pueden conectar a tierra en paralelo en un solo punto. El cableado real puede conectar los componentes en serie y luego conectarlos en paralelo. El circuito de alta frecuencia puede estar conectado a tierra en serie multipunto. El cable de tierra debe ser corto y grueso. Para los componentes de alta frecuencia, se puede utilizar una lámina de tierra de gran área con rejilla. El cable de tierra debe ser lo más grueso posible. Si el cable de tierra es muy fino, el potencial de tierra cambiará con la corriente, reduciendo así la resistencia al ruido. Por lo tanto, el cable de tierra debe aumentarse para que pueda alcanzar tres veces la corriente permitida en la placa de circuito impreso. Si el diámetro del cable de tierra está diseñado para ser de 2 - 3 mm o más, la mayoría de los cables de tierra en los circuitos digitales pueden formar anillos para mejorar la resistencia al ruido. En el diseño de los pcb, generalmente se configuran condensadores de desacoplamiento adecuados en partes clave de la placa de circuito impreso. Los condensadores electroliticos de 10 - 100uf se cruzan en la línea de entrada de la fuente de alimentación, generalmente cerca del pin 20 - 30, y deben estar equipados con Condensadores cerámicos de 0.01pf. Por lo general, cerca de los pines de los chips de circuitos integrados de 20 - 30 pines, se debe instalar un capacitor magnético de 0.01pf. Para los chips más grandes, habrá varios pines, y es mejor agregar un capacitor de desacoplamiento cerca de ellos. El chip de más de 200 pies tiene al menos dos condensadores de desacoplamiento a cada lado. Si la brecha es insuficiente, también se pueden colocar condensadores de tantalio de 1 - 10pf en 4 - 8 chips. Para los componentes con menor resistencia a las interferencias y mayor cambio de potencia, el capacitor de desacoplamiento debe conectarse directamente entre el cable de alimentación y el cable de tierra del componente, independientemente de la longitud del cable al capacitor que no sea demasiado larga.

Una vez completado el diseño de los componentes y circuitos de la placa de circuito, se debe considerar el diseño del proceso de la placa de circuito. El objetivo es eliminar todo tipo de desventajas antes de iniciar la producción, teniendo en cuenta la manufacturabilidad de las placas de circuito, produciendo así productos de alta calidad y produciendo en masa.

Anteriormente, cuando hablamos de posicionamiento y cableado de componentes, ya involucramos algunos aspectos del proceso de la placa de circuito. El diseño tecnológico de la placa de circuito es ensamblar orgánicamente la placa de circuito y los componentes que diseñamos a través de la línea de producción smt, logrando así una buena conexión eléctrica, logrando así el diseño de ubicación de los productos que diseñamos. El diseño de la almohadilla, el cableado y la antiinterferencia también deben considerar si las placas que diseñamos son fáciles de producir y si se pueden ensamblar utilizando la tecnología moderna de montaje smt, al tiempo que se alcanza la altura de diseño en la producción para evitar la producción de productos malos. Específicamente, hay los siguientes aspectos:

1. Las diferentes líneas de producción SMT tienen diferentes condiciones de producción, pero en lo que respecta al tamaño del pcb, el tamaño de la chapa del PCB no es inferior a 200 * 150 mm. si el borde largo es demasiado pequeño, se puede utilizar una Sierra vertical, y cuando el tamaño de la superficie del PCB con una relación longitud - anchura de 3: 2 o 4: 3 es superior a 200 * 150 mm, se debe considerar la resistencia mecánica de la placa de circuito impreso.

2. cuando el tamaño de la placa de circuito impreso es demasiado pequeño, el proceso de producción de toda la línea SMT es difícil y la producción en masa no es fácil. La mejor manera de usar la forma de collage es combinar dos, cuatro y seis tableros en una placa entera adecuada para la producción en masa en función del tamaño de la placa, y el tamaño de la placa entera debe adaptarse al tamaño del rango cortable.

3. Para adaptarse a la línea de producción, la chapa debe tener un rango de 3 - 5 mm, sin ningún componente, y la chapa debe tener un borde de proceso de 3 - 8 mm. Hay tres formas de conexión entre el borde del proceso y el PC b: a sin borde, B con borde, B con ranura de separación, c con borde y sin ranura de separación. La construcción del país requiere un proceso en blanco. Según la forma de la placa de pcb, se pueden aplicar diferentes formas de rompecabezas. Para el borde del proceso de pcb, de acuerdo con los diferentes modelos de métodos de posicionamiento, algunos necesitan tener agujeros de posicionamiento en el borde del proceso, con un diámetro de 4 - 5 cm, que es más alto que la precisión de posicionamiento del borde. Por lo tanto, para el modelo de procesamiento de PCB con agujeros de posicionamiento, se deben establecer agujeros de posicionamiento, y el diseño de los agujeros debe estandarizarse para no causar inconvenientes a la producción.

4. Con el fin de localizar y lograr una mayor precisión de instalación, establecer puntos de referencia para PCB afecta directamente la producción en masa de la línea de producción smt. La forma del punto de referencia puede ser cuadrada, circular, triangular, etc. el diámetro debe estar dentro del rango de 1 - 2 mm, 3 - 5 mm alrededor del punto de referencia, sin ningún componente o alambre. Al mismo tiempo, el punto de referencia debe ser plano y libre de contaminación. El diseño del plano de referencia no debe estar demasiado cerca del borde de la tabla, pero debe estar a 3 - 5 mm de distancia.

5. A lo largo de todo el proceso de producción, la forma de la placa es la mejor distancia, especialmente la soldadura de picos. los rectángulos son fáciles de trasladar. Si hay ranuras en la placa de pcb, se permite que las ranuras de una sola placa SMT existan en forma de bordes de proceso. Sin embargo, la ranura no es demasiado grande y debe ser inferior a 1 / 3 de la longitud del borde.

En el diseño del tablero de PCB de alta frecuencia, la fuente de alimentación está diseñada como una capa. En la mayoría de los casos, es mucho mejor que el diseño del bus, por lo que el circuito siempre puede seguir el camino de la menor resistencia. Además, la placa de alimentación debe proporcionar un bucle de señal para todas las señales generadas y recibidas por el pcb, lo que puede minimizar el bucle de señal y, por lo tanto, reducir el ruido. Los diseñadores de circuitos de baja frecuencia a menudo ignoran estos ruidos. En el diseño de los PCB de alta frecuencia, debemos seguir los siguientes principios: unidad y estabilidad de la fuente de alimentación y la puesta a tierra. Una cuidadosa consideración del cableado y las terminaciones adecuadas pueden eliminar los reflejos. Una cuidadosa consideración del cableado y las conexiones finales adecuadas pueden reducir los condensadores y las conversaciones cruzadas perceptivas. Se requiere supresión de ruido para cumplir con los requisitos de emc.

Requisitos para los materiales de fabricación de placas de circuito de alta frecuencia:

1. la pérdida dieléctrica (df) debe ser pequeña, lo que afecta principalmente a la calidad de la transmisión de la señal. Cuanto menor sea la pérdida dieléctrica, menor será la pérdida de señal. Si la tasa de absorción de agua es baja, la alta tasa de absorción de agua afectará la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica. La constante dieléctrica (dk) debe ser pequeña y estable. Por lo general, cuanto menor sea la señal, mejor será la velocidad de transmisión de la señal, lo que es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante dieléctrica del material. Las altas constantes dieléctrico pueden causar fácilmente retrasos en la transmisión de la señal. El coeficiente de expansión térmica de la lámina de cobre es consistente con el coeficiente de expansión térmica de la lámina de cobre, porque las inconsistencias en el proceso de cambio de frío y calor pueden conducir a la separación de la lámina de cobre. En general, las placas de alta frecuencia pueden definirse como frecuencias superiores a 1 ghz. En la actualidad, la alta frecuencia es una matriz dieléctrica de flúor, como el politetrafluoroetano (ptfe), comúnmente conocido como teflon. Precauciones en el procesamiento de placas de circuito de alta frecuencia: 1. El control de resistencia es estricto, el control de ancho de línea relativo es muy estricto, y la tolerancia general es de alrededor del 2%. Debido a las placas especiales, la adherencia del PTH no es alta, por lo que generalmente es necesario realizar un tratamiento áspero de los agujeros y superficies con equipos de tratamiento de plasma para aumentar la adherencia del pth. Cobre poroso y tinta de resistencia a la soldadura. No pulir la placa antes de la soldadura, de lo contrario la adherencia será muy pobre, solo se puede usar solución de microcorrupción y otros tratamientos ásperos. La mayoría de las placas están hechas de ptfe, y los fresadores ordinarios tendrán muchos bordes al tomar forma. Fresadora especial. La placa de circuito de alta frecuencia es una placa de circuito especial con alta frecuencia electromagnética. Por lo general, la alta frecuencia se puede definir como una frecuencia superior a 1 ghz. Sus propiedades físicas, precisión y parámetros técnicos son muy altos. A menudo se utiliza en sistemas anticolisión de automóviles, sistemas de satélites, sistemas de radio y otros campos.

En resumen, la generación de productos malos es posible en cada enlace, pero en este enlace del diseño de pcb, debemos considerarlo desde todos los aspectos para que podamos lograr bien el propósito de diseñar este producto y hacer todo lo posible para diseñar placas de PCB de alta frecuencia de alta calidad para minimizar la posibilidad de que aparezcan productos malos en la producción en masa, adaptándonos así a la línea de producción smt.