PCB Tecnico - Come progettare la scheda PCB ad alta frequenza

Come progettare la scheda PCB ad alta frequenza

Il circuito SMT è uno dei componenti indispensabili nella progettazione di montaggio superficiale. Il circuito stampato SMT è il supporto di componenti e dispositivi del circuito in prodotti elettronici. Implementa la connessione elettrica tra componenti del circuito e dispositivi. Con lo sviluppo della tecnologia elettronica, le schede PCB stanno diventando sempre più piccole e dense e le schede PCB stanno aumentando. Pertanto, le schede PCB devono avere layout complessivo sempre più elevati, capacità anti-inceppamento, processo e fabbricabilità.

I passaggi principali della progettazione della scheda PCB ad alta frequenza

1: Disegnare un diagramma schematico.

2: Creazione di librerie di componenti.

3: Stabilire la relazione di connessione di rete tra lo schema schematico e i componenti sul circuito stampato.

4: Cablaggio e disposizione.

5: Creare dati di utilizzo della produzione PCB e dati di utilizzo della produzione di etichette.

I seguenti problemi dovrebbero essere considerati nella progettazione di schede PCB ad alta frequenza:

1. Assicurarsi che la grafica degli elementi schematici del circuito sia coerente con gli oggetti effettivi e che le connessioni di rete nello schema del circuito siano corrette.

2. La progettazione della scheda PCB ad alta frequenza non solo considera la relazione di connessione di rete del diagramma schematico, ma anche alcuni requisiti dell'ingegneria del circuito. I requisiti dell'ingegneria del circuito includono principalmente la larghezza del cavo di alimentazione, del cavo di terra e di alcuni altri fili, il collegamento delle linee, le caratteristiche ad alta frequenza di alcuni componenti, l'impedenza e anti-interferenza dei componenti, ecc.

3. requisiti di installazione di tutto il sistema di schede PCB ad alta frequenza, considerando principalmente fori di installazione, spine, fori di posizionamento, punti di riferimento, ecc. per soddisfare i requisiti, il posizionamento e l'installazione accurata di vari componenti nella posizione prescritta, allo stesso tempo, per facilitare l'installazione, il debug del sistema, la ventilazione e il raffreddamento.

4. per la fabbricabilità della scheda PCB ad alta frequenza e i suoi requisiti tecnologici, è necessario conoscere le specifiche di progettazione e soddisfare i requisiti del processo di produzione in modo che la scheda PCB ad alta frequenza progettata possa essere prodotta senza intoppi.

5. considerare che i componenti sono facili da installare, eseguire il debug e riparare in produzione e, allo stesso tempo, la grafica, i pad di incollaggio, attraverso i fori sulla scheda PCB ad alta frequenza dovrebbero essere standardizzati per garantire che i componenti non collidano tra loro e siano facili da installare.

6. lo scopo di progettare scheda PCB ad alta frequenza è principalmente da applicare, quindi dovremmo considerare la sua praticabilità e affidabilità e ridurre lo strato e l'area della scheda PCB ad alta frequenza allo stesso tempo, in modo da ridurre i costi. Tappe, passaggi e passaggi opportunamente più grandi favoriscono il miglioramento dell'affidabilità, la riduzione dei passaggi, l'ottimizzazione dei percorsi, rendendoli compatti, uniformi e coerenti. Rendere il layout complessivo del pannello più bello.

Al fine di raggiungere lo scopo desiderato del circuito stampato, il layout complessivo della scheda PCB ad alta frequenza e il posizionamento dei componenti svolgono un ruolo chiave, che influisce direttamente sull'installazione, l'affidabilità, la ventilazione e il raffreddamento e la rettitudine del cablaggio dell'intero circuito stampato.

Le dimensioni esterne dei circuiti stampati hanno la precedenza. Quando le dimensioni del PCB sono troppo grandi, le linee stampate sono lunghe, l'impedenza aumenta, la resistenza al rumore diminuisce, i costi aumentano, la dissipazione del calore è scarsa e le linee adiacenti sono suscettibili di interferenze. Pertanto, viene dato per primo un posizionamento ragionevole della dimensione e della forma del PCB. Per determinare la posizione degli elementi speciali e del circuito unitario, l'intero circuito dovrebbe essere diviso in più circuiti o moduli unitari in base al flusso del circuito e centrato sui componenti principali di ogni circuito unitario (come i circuiti integrati). Gli altri componenti dovrebbero essere disposti sulla scheda PCB in un certo ordine in modo uniforme, ordinato e compatto, ma non troppo vicino a questi grandi elementi e a una certa distanza. Soprattutto per i componenti più grandi e superiori, mantenere una certa distanza intorno a loro per aiutare con la saldatura e la riparazione. Per i circuiti integrati ad alta potenza, dovrebbe essere considerato il dissipatore di calore a colori e dovrebbe essere lasciato abbastanza spazio per esso e posizionato nella posizione ben ventilata e fredda della scheda stampata. Inoltre, non concentrarsi troppo. Diversi componenti di grandi dimensioni dovrebbero essere posizionati sulla stessa scheda ad una certa distanza e nella direzione di 45 angoli, i circuiti integrati più piccoli come SOP dovrebbero essere disposti lungo l'asse e i componenti capacitivi resistivi dovrebbero essere disposti verticalmente e assialmente, tutti relativi alla direzione di trasmissione del processo di produzione del PCB. Ciò consente di disporre regolarmente i componenti, riducendo così i difetti che si verificano nella saldatura. I diodi emettitori di luce per l'esposizione devono essere posizionati sul bordo del circuito stampato perché sono utilizzati per l'osservazione durante l'applicazione.

Alcuni interruttori, elementi di regolazione fine, ecc. dovrebbero essere posizionati in un luogo facile da usare. I parametri di distribuzione tra i componenti devono essere considerati nello stesso circuito di frequenza. I parametri di distribuzione tra i componenti devono essere considerati nel circuito generale ad alta frequenza. Il circuito generale dovrebbe disporre i componenti il più parallelo possibile, che non è solo bello, ma anche facile da installare e saldare e anche facile da produrre in batch. I componenti situati sul bordo del circuito stampato devono essere a 3-5 cm di distanza dal bordo. Il coefficiente di espansione termica, la conducibilità termica, la resistenza al calore e la resistenza alla flessione delle piastre PCB dovrebbero essere considerati al fine di evitare effetti negativi sui componenti o PCB in produzione.

Dopo aver determinato la posizione e la forma dei componenti sul PCB, considerare il cablaggio del PCB.

Con la posizione dell'elemento, è un principio indirizzare il circuito stampato il più breve possibile in base alla posizione dell'elemento. Percorso breve, piccola occupazione di canali e area, in modo che il tasso di rettilineo sarà più alto. I fili alle estremità di ingresso e uscita della scheda PCB dovrebbero cercare di evitare linee parallele adiacenti, preferibilmente con linee di terra tra le due linee. Al fine di evitare l'accoppiamento di feedback del circuito. Se il circuito stampato è una scheda multistrato, la direzione della linea del segnale di ogni strato è diversa da quella degli strati adiacenti. Per alcune linee di segnale importanti, dovrebbe essere concordato con il progettista di linea che le linee di segnale differenziali specialmente dovrebbero funzionare in coppia, cercare di tenerle parallele, vicine l'una all'altra e avere poca differenza di lunghezza. Tutti i componenti sulla scheda PCB minimizzano e accorciano i cavi e le connessioni tra i componenti. La larghezza minima dei fili nella scheda PCB è determinata principalmente dalla forza adesiva tra i fili e il substrato dello strato isolante e dal valore corrente attraverso di essi. Quando lo spessore della lamina di rame è di 0.05mm e la larghezza è di 1-1.5mm, la temperatura non sarà superiore a 3 gradi attraverso la corrente 2A. La larghezza del cavo da 1,5 mm può soddisfare i requisiti, per i circuiti integrati, in particolare i circuiti digitali, solitamente viene selezionato 0,02-0,03 mm. Naturalmente, per tutto il tempo consentito, utilizziamo fili il più ampio possibile, in particolare cavi di alimentazione e di massa sulle schede PCB, e la distanza minima dei fili è determinata principalmente dalla resistenza di isolamento interlinea peggiore e dalla tensione di rottura. Per alcuni circuiti integrati (IC), la spaziatura può essere inferiore a 5-8mm dal punto di vista del processo. Le guide di stampa generalmente hanno gli archi più piccoli alle curve, evitando percorsi che si piegano meno di 90 gradi. In generale, il cablaggio del circuito stampato dovrebbe essere uniforme, compatto e coerente. Evitare di utilizzare una grande area di foglio di rame nel circuito per quanto possibile, altrimenti, quando il calore viene generato per troppo tempo nel processo di utilizzo, l'espansione e lo spargimento del foglio di rame si verificheranno facilmente. Se deve essere utilizzata una grande area di foglio di rame, può essere utilizzato il filo della griglia. La porta del cavo è il pad. Il foro centrale del pad è più grande del diametro del cavo del dispositivo. Quando il pad è troppo grande, è facile formare saldatura virtuale. Il diametro esterno del pad D è solitamente non inferiore a (d+1,2) mm, dove D è l'apertura. Per alcuni componenti con densità maggiore, è preferibile il diametro minimo del pad (d + 1,0) mm. Dopo che la progettazione del pad è completata, il telaio di forma del dispositivo dovrebbe essere disegnato intorno al pad della scheda stampata e le parole e i caratteri dovrebbero essere contrassegnati allo stesso tempo. L'altezza normale del testo o della cornice dovrebbe essere di circa 0,9 mm, la larghezza della linea dovrebbe essere di circa 0,2 mm. E non premere il testo e i contorni dei caratteri sul pad. Se si tratta di un doppio mazzo, i caratteri in basso dovrebbero rispecchiare l'etichetta.

Per far funzionare meglio ed efficacemente il prodotto progettato, la capacità anti-inceppamento del PCB deve essere considerata nella progettazione ed è strettamente correlata al circuito specifico.

La progettazione del cavo di alimentazione e del cavo di massa nel circuito stampato è particolarmente importante. A seconda delle dimensioni della corrente che scorre attraverso il circuito stampato, aumentare la larghezza del cavo di alimentazione il più possibile per ridurre la resistenza del ciclo e mantenere il cavo di alimentazione in linea con la direzione della linea e la direzione della trasmissione dei dati. Aiuta a migliorare la capacità anti-rumore del circuito. Ci sono circuiti logici e lineari sul PCB per separarli il più possibile. I circuiti a bassa frequenza possono essere messi a terra in connessione parallela a punto singolo. Il cablaggio effettivo può collegare le parti in serie e poi in parallelo. I circuiti ad alta frequenza possono essere messi a terra in connessione di serie multipunto. Il filo di terra dovrebbe essere corto e spesso. Per i componenti ad alta frequenza, una grande area di foglio macinato con raster può essere utilizzata. Il filo di terra dovrebbe essere il più spesso possibile. Se il filo di terra è molto sottile, il potenziale di terra cambia con la corrente, che riduce la resistenza al rumore. Pertanto, il filo di messa a terra dovrebbe essere ingrandito in modo che possa raggiungere la corrente ammissibile tre volte superiore a quella sul circuito stampato. Se il cavo di messa a terra è progettato per essere di 2-3mm o più di diametro, la maggior parte dei cavi di messa a terra nei circuiti digitali può essere loopata per migliorare la resistenza al rumore. Nella progettazione del PCB, è comune configurare la capacità di disaccoppiamento appropriata nelle parti chiave del circuito stampato. La capacità elettrolitica di 10-100uF collegata attraverso la linea all'estremità dell'alimentazione elettrica, generalmente vicino ai 20-30 pin, dovrebbe essere dotata di un condensatore ceramico 0.01PF. Generalmente vicino ai pin dei chip del circuito integrato con 20-30 pin, un condensatore magnetico 0.01PF dovrebbe essere installato. Per chip più grandi, ci saranno diversi pin, è meglio aggiungere un condensatore di disaccoppiamento vicino a loro. Un chip con più di 200 piedi avrà almeno due condensatori di disaccoppiamento su ogni lato. Se il divario è insufficiente, un condensatore di tantalio 1-10PF può anche essere disposto su 4-8 chip. Per i componenti con debole capacità anti-inceppamento e grande cambiamento di potenza, il condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere collegato direttamente tra il cavo di alimentazione e il cavo di massa del componente, non importa quale tipo di cavo al condensatore non è troppo lungo.

Dopo che la progettazione del componente e del circuito del circuito è completata, la progettazione del processo del circuito deve essere considerata. Lo scopo è eliminare tutti i tipi di fattori sfavorevoli prima dell'inizio della produzione e allo stesso tempo considerare la fabbricabilità del circuito stampato, in modo da produrre prodotti di alta qualità e produzione in serie.

In precedenza, quando abbiamo parlato di posizionamento e cablaggio dei componenti, abbiamo già coinvolto alcuni aspetti del processo del circuito stampato. La progettazione del processo del circuito stampato è quella di assemblare organicamente il circuito stampato e i componenti progettati da noi attraverso la linea di produzione SMT, in modo da ottenere una buona connessione elettrica per raggiungere il layout di posizione dei prodotti che abbiamo progettato. Il design del pad di saldatura, il cablaggio e l'anti-interferenza devono anche considerare se il bordo che abbiamo progettato è facile da produrre, se può essere assemblato con la moderna tecnologia di assemblaggio-SMT e, allo stesso tempo, l'altezza di progettazione dovrebbe essere raggiunta nella produzione in modo da non causare prodotti indesiderati. Vi sono i seguenti aspetti specifici:

1). Diverse linee di produzione SMT hanno condizioni di produzione diverse, ma in termini di dimensione PCB, la dimensione dell'impiallacciatura PCB non è inferiore a 200 * 150 mm. Se il bordo lungo è troppo piccolo, è possibile utilizzare un puzzle e il rapporto tra lunghezza e larghezza è 3: 2 o 4: 3 la dimensione della superficie PCB è maggiore di 200 * Quando 150 mm, la resistenza meccanica del circuito stampato dovrebbe essere presa in considerazione.

2. Quando la dimensione del circuito stampato è troppo piccola, è difficile per il processo di produzione della linea intera SMT e non facile per la produzione batch. Il modo migliore per utilizzare la forma di collage è quello di combinare due, quattro e sei schede singole in base alle dimensioni della singola scheda per formare un'intera scheda adatta per la produzione in lotti e la dimensione dell'intera scheda dovrebbe essere adatta alle dimensioni della gamma clippable.

3). Per adattarsi alla linea di produzione, l'impiallacciatura dovrebbe avere una gamma di 3-5mm senza componenti e l'impiallacciatura dovrebbe avere un bordo di processo di 3-8mm. Esistono tre forme di connessione tra bordo di processo e PC B: A senza bordo, B con bordo, B con slot di separazione, C con bordo e senza slot di separazione. C'è un processo di cancellazione per costruire il paese. A seconda della forma della scheda PCB, diverse forme di puzzle possono essere applicate per lo scopo. Per i bordi del processo PCB, secondo il metodo di posizionamento di diversi modelli, alcuni devono avere fori di posizionamento sul bordo del processo, il diametro dei fori è di 4-5cm, che è superiore alla precisione di posizionamento del bordo in confronto. Pertanto, per i modelli di elaborazione PCB con fori di posizionamento, i fori di posizionamento dovrebbero essere impostati e il design del foro dovrebbe essere standard, in modo da evitare inconvenienti alla produzione.

4). Al fine di posizionare meglio e ottenere una maggiore precisione di montaggio, l'impostazione di un benchmark per PCB influisce direttamente sulla produzione in batch della linea di produzione SMT. La forma del punto di riferimento può essere quadrata, circolare, triangolo, ecc E il diametro dovrebbe essere nell'intervallo di 1-2mm, 3-5mm intorno al punto di riferimento, senza componenti o fili. Allo stesso tempo, il punto di riferimento dovrebbe essere liscio e piatto, senza alcun inquinamento. Il design del dato non dovrebbe essere troppo vicino al bordo della scheda, ma dovrebbe essere 3-5mm di distanza.

5). Dal processo di produzione globale, la forma del bordo è migliore passo, specialmente per la saldatura ad onda. I rettangoli sono facili da trasferire. Se ci sono slot nella scheda PCB, slot sono consentiti sotto forma di bordi di processo per una singola scheda SMT. Tuttavia, la fessura non è troppo grande e dovrebbe essere inferiore a 1/3 della lunghezza del bordo.

Nel design della scheda PCB ad alta frequenza, l'alimentazione elettrica è progettata come uno strato. Nella maggior parte dei casi, è molto meglio della progettazione del bus, quindi il circuito può sempre seguire il percorso con la più piccola impedenza. Inoltre, la scheda di alimentazione deve fornire un loop di segnale per tutti i segnali generati e ricevuti dal PCB, che può ridurre al minimo il loop di segnale, riducendo così il rumore. I progettisti di circuiti a bassa frequenza spesso ignorano questi rumori. Nella progettazione PCB ad alta frequenza, dovremmo seguire i seguenti principi: L'unità e la stabilità del potere e del terreno. Un'attenta considerazione del cablaggio e della corretta terminazione possono eliminare i riflessi. Un'attenta considerazione del cablaggio e della corretta terminazione possono ridurre la capacità e il crosstalk percepito. La soppressione del rumore è necessaria per soddisfare i requisiti EMC.

Requisiti del materiale di fabbricazione del circuito ad alta frequenza:

1. La perdita dielettrica (Df) deve essere piccola, che colpisce principalmente la qualità della trasmissione del segnale. Più piccola è la perdita dielettrica, più piccola è la perdita di segnale.2. Se il tasso di assorbimento dell'acqua è basso, l'alto tasso di assorbimento dell'acqua influenzerà la costante dielettrica e la perdita dielettrica.3. La costante dielettrica (DK) deve essere piccola e stabile. Generalmente, più piccolo è il segnale, migliore è la velocità di trasmissione del segnale, che è inversamente proporzionale alla radice quadrata della costante dielettrica del materiale. L'alta costante dielettrica può facilmente causare ritardo di trasmissione del segnale. Il coefficiente di espansione termica della lamina di rame è coerente con il coefficiente di espansione termica della lamina di rame, perché l'incoerenza nel processo di cambiamenti di freddo e calore causerà la separazione della lamina di rame. Generalmente, una scheda ad alta frequenza può essere definita come una frequenza superiore a 1 GHz. Attualmente, l'alta frequenza è una matrice media di fluoro, come il politetrafluoroetilene (PTFE) comunemente noto come Tefluron. Materie che richiedono attenzione nell'elaborazione del circuito ad alta frequenza: 1. I requisiti di controllo dell'impedenza sono rigorosi, il controllo relativo della larghezza della linea è molto rigoroso e la tolleranza generale è di circa 2%.2. A causa della piastra speciale, l'adesione del PTH non è elevata, quindi di solito è necessario sgrossare i fori e la superficie con attrezzature di trattamento al plasma per aumentare l'adesione del PTH. Inchiostro di rame e resistenza alla saldatura.3. Non macinare la piastra prima della saldatura, altrimenti l'adesione sarà scarsa, solo la soluzione di micro-corrosione e l'altra sgrossatura possono essere utilizzate.4. Le piastre sono per lo più fatte di PTFE e le frese ordinarie avranno molti bordi quando vengono formate. Frese speciali. Il circuito stampato ad alta frequenza è un circuito stampato speciale con alta frequenza elettromagnetica. Generalmente, l'alta frequenza può essere definita come una frequenza superiore a 1 GHz. Le sue proprietà fisiche, precisione e parametri tecnici sono molto elevati. È spesso utilizzato in sistemi di prevenzione delle collisioni automobilistiche, sistemi satellitari, sistemi radio e altri campi.

In una parola, la generazione di prodotti cattivi è possibile in ogni collegamento, ma in questo collegamento di progettazione PCB, dovremmo considerare da tutti gli aspetti, in modo da poter raggiungere lo scopo di progettare questo prodotto molto bene e fare del nostro meglio per progettare scheda PCB ad alta frequenza di alta qualità per ridurre al minimo la possibilità di prodotti cattivi nella produzione di massa che è adatto per la linea di produzione SMT.