Technologie PCB - Comment concevoir une carte PCB haute fréquence

Comment concevoir une carte PCB haute fréquence

La carte de circuit SMT est l'un des composants indispensables dans la conception de montage en surface. La carte de circuit SMT est un support pour les composants de circuit et les dispositifs dans les produits électroniques. Il réalise la connexion électrique entre l'ensemble du circuit et l'appareil. Avec le développement de la technologie électronique, les cartes PCB sont de plus en plus petites et denses, et les cartes PCB sont de plus en plus nombreuses. Par conséquent, les exigences en matière de disposition générale, de résistance aux interférences, de processabilité et de fabricabilité des cartes PCB sont de plus en plus élevées.

Principales étapes de la conception de cartes PCB haute fréquence

1: dessinez un schéma.

2: création de la Bibliothèque de pièces.

3: Établir une relation de connexion réseau entre le schéma et les composants sur la carte de circuit imprimé.

4: câblage et disposition.

5: créez des données d'utilisation de production de PCB et marquez les données d'utilisation de production.

Les questions suivantes doivent être prises en compte lors de la conception de cartes PCB haute fréquence:

1. Assurez - vous que les graphiques des éléments dans le schéma de circuit sont conformes à l'objet réel et que la connexion réseau du schéma de circuit est correcte.

2. La conception de la carte PCB haute fréquence prend en compte non seulement la relation de connexion réseau du schéma, mais également certaines exigences de l'ingénierie du circuit. Les exigences de l'ingénierie des circuits comprennent principalement la largeur des lignes d'alimentation, des lignes de masse et d'autres lignes électriques, la connexion des lignes, les caractéristiques à haute fréquence de certains composants, l'impédance et l'anti - interférence des composants, etc.

3. Les exigences d'installation de l'ensemble du système de carte PCB à haute fréquence, en tenant principalement compte des trous d'installation, des prises, des trous de positionnement, des points de référence, etc., pour répondre aux exigences, placer divers composants et les installer avec précision à l'emplacement spécifié, tout en facilitant l'installation, la mise en service du système, la ventilation et le refroidissement.

4. Pour la fabricabilité de la carte PCB haute fréquence et ses exigences techniques, il est nécessaire de se familiariser avec les spécifications de conception et de répondre aux exigences du processus de production pour produire en douceur la carte PCB haute fréquence conçue.

5. Considérez que les composants sont faciles à installer, à déboguer et à réparer dans la production, tandis que les graphiques, les Plots, les trous traversants sur la carte PCB haute fréquence doivent être normalisés pour s'assurer que les composants ne se heurtent pas les uns aux autres et sont faciles à installer.

6. Le but de la conception de la carte PCB haute fréquence est principalement pour l'application, nous devrions donc considérer son utilité et sa fiabilité, tout en réduisant la couche et la zone de la carte PCB haute fréquence pour réduire les coûts. L'augmentation appropriée du tapis, des passes et des passes est bénéfique pour améliorer la fiabilité, réduire le nombre de passes, optimiser le parcours et le rendre compact, uniforme et cohérent. Rendre la disposition générale du panneau plus esthétique.

Pour atteindre l'objectif souhaité d'une carte de circuit imprimé, la disposition globale de la carte PCB haute fréquence et le placement des composants jouent un rôle clé, ce qui a un impact direct sur l'ensemble de l'installation de la carte de circuit imprimé, la fiabilité, la ventilation et le refroidissement, ainsi que la planéité du câblage.

Les dimensions extérieures de la carte de circuit imprimé sont prioritaires. Lorsque la taille du PCB est trop grande, la ligne imprimée est plus longue, l'impédance augmente, la résistance au bruit diminue, le coût augmente, la mauvaise dissipation thermique et les lignes adjacentes sont sujettes aux interférences. Ainsi, un positionnement raisonnable de la taille et de la forme du PCB est d'abord donné. Pour déterminer l'emplacement des éléments spéciaux et des circuits unitaires, le circuit entier doit être divisé en plusieurs circuits unitaires ou modules selon le processus du circuit et centré sur les composants de base de chaque circuit unitaire, tels que les circuits intégrés. Les autres composants doivent être disposés uniformément, soigneusement et compactement sur la carte PCB dans un certain ordre, mais pas trop près de ces gros éléments et à une certaine distance. Surtout pour les pièces plus grandes et plus hautes, gardez une certaine distance autour d'eux pour aider à la soudure et à la réparation. Pour les circuits intégrés de forte puissance, les radiateurs colorés doivent être considérés et laisser suffisamment d'espace pour eux et placés dans un endroit bien ventilé et frais de la carte imprimée. De plus, ne vous concentrez pas trop. Plusieurs grands éléments doivent être placés sur la même carte à une certaine distance, et dans une direction de 45 angles, les circuits intégrés plus petits tels que les SOP doivent être disposés le long de l'axe et les éléments capacitifs résistifs doivent être disposés verticalement et axialement, le tout dans une direction de transmission par rapport au processus de production de PCB. Cela permet de disposer les composants de manière régulière et donc de réduire les défauts apparaissant lors de la soudure. Les diodes électroluminescentes utilisées pour l'affichage doivent être placées sur le bord de la carte de circuit imprimé, car elles sont utilisées pour l'observation pendant l'application.

Certains interrupteurs, éléments de réglage fin, etc. doivent être placés dans des endroits faciles à manipuler. Dans un même circuit de fréquence, les paramètres de distribution entre les éléments doivent être pris en compte. Dans les circuits à haute fréquence en général, les paramètres de distribution entre les éléments doivent être pris en compte. Les circuits universels doivent aligner les composants aussi parallèlement que possible, de sorte qu'ils soient non seulement esthétiques, mais également faciles à installer et à souder, mais également faciles à produire en série. Les composants situés sur le bord de la carte doivent être à 3 - 5 cm du bord. Le coefficient de dilatation thermique, la conductivité thermique, la résistance à la chaleur et la résistance à la flexion de la carte PCB doivent être pris en compte pour éviter les effets néfastes sur les composants ou les PCB en production.

Après avoir déterminé l'emplacement et la forme des composants sur le PCB, considérez le câblage du PCB.

Pour la position des éléments, c'est un principe de câblage de la carte de circuit imprimé aussi court que possible en fonction de la position des éléments. L'itinéraire est court et l'occupation et la zone des passages sont petites, de sorte que le taux de passage sera plus élevé. Les fils à l'entrée et à la sortie de la carte PCB devraient essayer d'éviter les lignes parallèles adjacentes, de préférence avec une ligne de masse entre les deux lignes. Pour éviter le couplage de rétroaction du circuit. Si la carte de circuit imprimé est une carte multicouche, l'orientation des lignes de signal de chaque couche est différente de celle des couches adjacentes. Pour certaines lignes de signal importantes, il convient de convenir avec le concepteur de la ligne que les lignes de signal différentielles spéciales doivent fonctionner par paires, en essayant de rester parallèles, proches et avec peu de différences de longueur. Tous les composants de la carte PCB peuvent minimiser et raccourcir les fils et les connexions entre les composants. La largeur minimale des fils dans une carte PCB est principalement déterminée par la force d'adhérence entre les fils et le substrat de la couche isolante, ainsi que par la valeur du courant qui les traverse. Lorsque l'épaisseur de la Feuille de cuivre est de 0,05 mm et la largeur de 1 - 1,5 mm, la température ne sera pas supérieure à 3 degrés par le courant 2a. Une largeur de fil de 1,5 mm peut répondre aux exigences, pour les circuits intégrés, en particulier les circuits numériques, on choisit généralement 0,02 - 0,03 MM. Bien sûr, lorsque cela est autorisé, nous utilisons des fils aussi larges que possible, en particulier les fils d'alimentation et les fils de masse sur les cartes PCB, tandis que l'espacement minimum des fils est principalement déterminé par la résistance d'isolation sandwich et la tension de claquage dans le pire des cas. Pour certains circuits intégrés (ci), l'espacement peut être inférieur à 5 - 8 mm du point de vue du processus. Les lignes d'aide à l'impression ont généralement un arc de cercle minimal dans les virages, évitant les lignes qui plient moins de 90 degrés. En général, le câblage d'une carte de circuit imprimé doit être uniforme, compact et cohérent. Dans le circuit électrique, essayez d'éviter d'utiliser une grande surface de feuille de cuivre, sinon pendant l'utilisation de la chaleur pendant une longue période, il est facile de se produire que la Feuille de cuivre se dilate et tombe. Si vous devez utiliser une grande surface de feuille de cuivre, vous pouvez utiliser des lignes de grille. Les ports du fil sont des plots. Le trou central du plot est plus grand que le diamètre du fil du dispositif. Lorsque les Plots sont surdimensionnés, il est facile de former une soudure virtuelle. Le diamètre extérieur du coussin D n'est généralement pas inférieur à (D + 1,2) mm, où D est l'alésage. Pour certains composants de densité plus élevée, le diamètre minimum des plots est de préférence de (D + 1,0) MM. Une fois la conception des plots terminée, le cadre de forme de l'appareil doit être dessiné autour des plots de la plaque d'impression et les mots et les caractères marqués en même temps. La hauteur normale du texte ou de la bordure doit être d'environ 0,9 mm et la largeur de la ligne d'environ 0,2 mm. N'appuyez pas sur les contours du texte et des caractères du clavier. S'il est à double couche, les caractères en bas doivent correspondre à l'étiquette.

Pour que les produits conçus fonctionnent mieux et efficacement, la capacité anti - interférence du PCB doit être prise en compte lors de la conception, qui est étroitement liée à un circuit spécifique.

La conception des lignes d'alimentation et de terre dans la carte est particulièrement importante. Augmentez la largeur du câble d'alimentation autant que possible en fonction de l'intensité du courant circulant dans la carte pour réduire la résistance de la boucle et aligner le câble d'alimentation avec le sens de la ligne et le sens de transmission des données. Il contribue à renforcer la résistance au bruit du circuit. Il y a à la fois des circuits logiques et des circuits linéaires sur le PCB pour les séparer le plus possible. Les circuits basse fréquence peuvent être connectés à la masse en un seul point en parallèle. Le câblage réel peut mettre les composants en série, puis en parallèle. Le circuit haute fréquence peut être relié à la masse par une connexion série multipoints. Le fil de terre doit être court et épais. Pour les composants à haute fréquence, il est possible d'utiliser une feuille de terre de grande surface avec un réseau. Le fil de terre doit être aussi épais que possible. Si le fil de terre est mince, le potentiel de terre varie avec le courant, ce qui réduit la résistance au bruit. Par conséquent, le fil de terre devrait être augmenté pour lui permettre d'atteindre un courant admissible trois fois plus élevé que sur la carte de circuit imprimé. Si le diamètre du fil de terre est conçu pour 2 - 3 mm ou plus, la plupart des fils de terre dans les circuits numériques peuvent être bouclés pour améliorer la résistance au bruit. Dans la conception d'un PCB, une capacité de découplage appropriée est généralement configurée dans des endroits clés de la carte de circuit imprimé. Une capacité électrolytique de 10 à 100 µF est connectée sur la ligne à l'entrée d'alimentation, généralement près de 20 à 30 broches, et doit être équipée d'un condensateur en céramique de 0,01 PF. Normalement, près des broches d'une puce de circuit intégré de 20 à 30 broches, un condensateur magnétique de 0,01 PF doit être installé. Pour les puces plus grandes, il y aura plusieurs broches et il est préférable d'ajouter un condensateur de découplage à proximité. Les puces de plus de 200 pieds ont au moins deux condensateurs non couplés de chaque côté. Si l'écart est insuffisant, il est également possible de disposer des condensateurs au tantale de 1 - 10pf sur 4 - 8 puces. Pour les éléments avec une faible résistance aux interférences et une grande variation de puissance, quel que soit le type de connexion au condensateur qui n'est pas trop long, le condensateur de découplage doit être connecté directement entre la ligne d'alimentation et la ligne de masse de l'élément.

Une fois la conception des composants et des circuits de la carte terminée, la conception du processus de la carte doit être considérée. L'objectif est d'éliminer divers inconvénients avant de commencer la production, tout en tenant compte de la fabricabilité de la carte, ce qui permet de produire des produits de haute qualité et de les produire en série.

Auparavant, lorsque nous avons parlé du positionnement et du câblage des composants, nous avons déjà abordé certains aspects du processus de la carte. La conception du processus de la carte est l'assemblage organique de la carte et des composants que nous concevons par le biais de la ligne SMT, ce qui permet une bonne connexion électrique et, par conséquent, la disposition de l'emplacement des produits que nous concevons. La conception des plots, le câblage et l'anti - brouillage doivent également considérer si les plaques que nous concevons sont faciles à produire et peuvent être assemblées en utilisant la technologie d'assemblage moderne SMT, tout en atteignant la hauteur de conception dans la production afin de ne pas causer de mauvais produits. Il y a précisément les aspects suivants:

1). Différentes lignes de production SMT ont des conditions de production différentes, mais en ce qui concerne la taille du PCB, la taille du placage de PCB n'est pas inférieure à 200 * 150mM. Si le côté long est trop petit, vous pouvez utiliser une scie verticale, la taille de la surface du PCB avec un rapport longueur / largeur de 3: 2 ou 4: 3 est supérieure à 200 * 150mM, la résistance mécanique de la carte de circuit imprimé doit être prise en compte.

2. Lorsque la taille de la carte de circuit imprimé est trop petite, le processus de production de toute la ligne SMT est difficile et la production en série n'est pas facile. La meilleure façon d'utiliser la forme de collage est de combiner deux, quatre et six placages ensemble en fonction de la taille du placage pour former une plaque entière adaptée à la production en série, et la plaque entière doit être dimensionnée pour correspondre à la taille de la gamme cisaillable.

3). Pour s'adapter à la ligne de production, le placage doit avoir une portée de 3 - 5 mm, sans aucun composant, le placage doit avoir un bord de processus de 3 - 8 mm. La connexion entre le bord de processus et le PC B se présente sous trois formes: a sans bord, B avec bord, B avec fente de séparation et c avec bord et sans fente de séparation. Il faut un processus vide pour construire ce pays. Selon la forme de la carte PCB, différentes formes de puzzle peuvent être appliquées. Pour les bords de processus de PCB, selon la méthode de positionnement de différents modèles, certains doivent avoir des trous de positionnement sur les bords de processus, le diamètre des trous est de 4 - 5 cm, par rapport à la précision de positionnement des bords. Par conséquent, pour les modèles d'usinage de PCB avec des trous de positionnement, les trous de positionnement doivent être définis et la conception des trous doit être normalisée afin de ne pas gêner la production.

4). Afin de mieux positionner et d'atteindre une plus grande précision d'installation, l'établissement d'une référence pour les PCB affecte directement la production en série de la ligne SMT. La forme du point de référence peut être carrée, circulaire, triangulaire, etc. le diamètre doit être compris entre 1 et 2 mm, 3 et 5 mm autour du point de référence, sans aucun composant ni fil. Dans le même temps, le point de référence doit être nivelé sans pollution. La conception du plan de référence ne doit pas être trop proche du bord de la planche, mais doit être distante de 3 à 5 mm.

5). De l'ensemble du processus de production, la forme des plaques est le meilleur espacement, en particulier pour le soudage par vagues. Les rectangles sont faciles à transférer. S'il y a des emplacements dans la carte PCB, les emplacements d'une seule carte SMT sont autorisés à exister sous la forme de bords de processus. Cependant, la fente n'est pas trop grande et doit être inférieure à 1 / 3 de la longueur du bord.

Dans la conception de la carte PCB haute fréquence, l'alimentation est conçue comme une couche. Dans la plupart des cas, il est beaucoup mieux que la conception du bus, de sorte que le circuit peut toujours suivre le chemin de l'impédance minimale. En outre, la carte d'alimentation doit fournir une boucle de signal pour tous les signaux produits et reçus par le PCB, ce qui peut minimiser la boucle de signal et donc réduire le bruit. Ces bruits sont souvent ignorés par les concepteurs de circuits basse fréquence. Dans la conception de PCB haute fréquence, Nous devrions suivre les principes suivants: unité et stabilité de l'alimentation et de la mise à la terre. Un câblage soigneusement réfléchi et une terminaison appropriée éliminent les réflexions. Un câblage soigneusement réfléchi et une terminaison appropriée réduisent la capacité et la diaphonie perçue. Le bruit doit être supprimé pour répondre aux exigences CEM.

Exigences matérielles pour la fabrication de cartes de circuit haute fréquence:

1. Les pertes diélectriques (DF) doivent être faibles, ce qui affecte principalement la qualité de la transmission du signal. Plus les pertes diélectriques sont faibles, moins les pertes de signal sont importantes. Si l'absorption d'eau est faible, une absorption d'eau élevée peut affecter la constante diélectrique et les pertes diélectriques. La constante diélectrique (DK) doit être faible et stable. En général, plus le signal est petit, meilleure est la vitesse de transmission du signal, qui est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique du matériau. Une constante diélectrique élevée peut facilement entraîner un retard dans la transmission du signal. Le coefficient de dilatation thermique de la Feuille de cuivre est compatible avec celui de la Feuille de cuivre, car des incohérences dans le processus de variation de chaleur et de froid peuvent provoquer la séparation de la Feuille de cuivre. En général, une plaque haute fréquence peut être définie comme une fréquence supérieure à 1 GHz. À l'heure actuelle, les hautes fréquences sont des matrices de fluor, telles que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), communément appelé téflon.considérations à prendre en compte dans le traitement des cartes de circuits imprimés à haute fréquence: 1. Les exigences de contrôle d'impédance sont strictes, le contrôle de largeur de ligne relative est très strict, la tolérance générale est d'environ 2%. En raison des plaques spéciales, l'adhérence de la PTH n'est pas élevée, de sorte qu'il est souvent nécessaire de rugosité des trous et des surfaces avec un équipement de traitement plasma pour augmenter l'adhérence de la PTH. Cuivre de trou et encre de résistance de soudage. Ne poncez pas la plaque avant le soudage, sinon l'adhérence sera mauvaise et vous ne pouvez utiliser que des solutions microcorrosives et d'autres traitements grossiers. Les plaques sont principalement faites de polytétrafluoroéthylène, les fraises ordinaires auront beaucoup de bords lorsqu'elles sont moulées. Fraise spéciale. La carte de circuit haute fréquence est un type de carte de circuit spécial avec une fréquence électromagnétique plus élevée. Généralement, les hautes fréquences peuvent être définies comme des fréquences supérieures à 1 GHz. Ses propriétés physiques, sa précision et ses paramètres techniques sont élevés. Il est souvent utilisé dans des domaines tels que les systèmes d'évitement des collisions automobiles, les systèmes par satellite, les systèmes radio, etc.

En résumé, la production de mauvais produits est possible dans chaque lien, mais dans ce lien de la conception de PCB, nous devrions considérer tous les aspects afin que nous puissions bien atteindre l'objectif de la conception de ce produit et faire de notre mieux pour concevoir des cartes PCB haute fréquence de haute qualité afin de minimiser la possibilité de produits défectueux dans la production en série, ce qui convient à la ligne de production SMT.