Teknik PCB - Name

Kertas ini memperkenalkan berbagai keterampilan cip ke papan sirkuit, persahabatan dalam PCB dan rancangan persahabatan antara PCB dan peranti luaran, termasuk pemasangan peranti, izolasi wayar dan tindakan untuk mengurangi induktan lead, supaya membantu penjana mengurangi kesan RF dalam rancangan persahabatan PCB.

Perhubungan sistem papan sirkuit termasuk cip ke papan sirkuit, persahabatan dalam PCB dan persahabatan antara PCB dan peranti luaran. Dalam rancangan RF, karakteristik elektromagnetik di titik sambungan adalah salah satu masalah utama yang dihadapi oleh rancangan teknik. Kertas ini memperkenalkan berbagai keterampilan dari tiga jenis rancangan sambungan di atas, termasuk kaedah pemasangan peranti, pengasingan kabel dan tindakan untuk mengurangi induktan lead.

Pada masa ini, terdapat tanda bahawa frekuensi desain papan sirkuit cetak semakin tinggi. Dengan pertumbuhan terus menerus kadar data, lebar band yang diperlukan untuk penghantaran data juga membuat had atas frekuensi isyarat mencapai 1GHz atau lebih tinggi. Walaupun teknologi isyarat frekuensi tinggi ini jauh di luar julat teknologi gelombang milimeter (30ghz), ia juga melibatkan teknologi RF dan mikrogelombang akhir rendah.

Kaedah reka reka RF mesti mampu menghadapi kesan medan elektromagnetik yang kuat biasanya dijana dalam band frekuensi yang lebih tinggi. Medan elektromagnetik ini boleh mengakibatkan isyarat pada garis isyarat atau garis PCB bersebelahan, yang mengakibatkan salib yang mengganggu (gangguan dan bunyi keseluruhan) dan prestasi sistem yang merusak. Kehilangan kembalian terutamanya disebabkan oleh ketidaksepadan impedance, yang mempunyai kesan yang sama pada isyarat seperti bunyi dan gangguan aditif.

Kehilangan kembalian tinggi mempunyai dua kesan negatif:

1. isyarat yang dikembalikan ke sumber isyarat akan meningkatkan bunyi sistem, membuat lebih sukar bagi penerima untuk membedakan bunyi dari isyarat;

2. Setiap isyarat terrefleksi akan pada dasarnya merusak kualiti isyarat kerana bentuk isyarat input berubah.

Walaupun sistem digital hanya memproses isyarat 1 dan 0 dan mempunyai toleransi kesalahan yang sangat baik, harmonik yang dijana apabila denyut kelajuan tinggi naik akan menyebabkan frekuensi yang lebih tinggi, semakin lemah isyarat. Walaupun teknologi penyesuaian ralat maju boleh menghapuskan beberapa kesan negatif, sebahagian lebar bandwidth sistem digunakan untuk menghantar data yang berlebihan, yang menyebabkan pengurangan prestasi sistem. Solusi yang lebih baik adalah membiarkan kesan RF membantu daripada merusak integriti isyarat. Hubungan total kembalian pada frekuensi sistem digital (biasanya titik data yang buruk) adalah - 25dB, yang sama dengan VSWR 1.1

Tujuan rancangan PCB lebih kecil, lebih cepat dan lebih rendah. Untuk rfpcb, isyarat kelajuan tinggi kadang-kadang membatasi miniaturisasi rancangan PCB. Pada masa ini, kaedah utama untuk menyelesaikan masalah persimpangan adalah pengurusan kapal terbang tanah, jarak antara kabel dan mengurangi induktan lead. Kaedah utama untuk mengurangi kehilangan kembalian adalah persamaan impedance. Kaedah ini termasuk pengurusan efisien bahan pengisihan dan pengisihan garis isyarat aktif dan wayar tanah, terutama antara garis isyarat dan tanah dengan lompatan negara.

Kerana titik persatuan adalah pautan yang lemah dalam rantai sirkuit, sifat elektromagnetik di titik persatuan adalah masalah utama yang dihadapi oleh rancangan teknik dalam rancangan RF. Ia diperlukan untuk menyelidiki setiap titik sambungan dan menyelesaikan masalah yang ada. Sambungan sistem papan sirkuit termasuk cip ke papan sirkuit, sambungan dalam PCB dan input/output isyarat antara PCB dan peranti luaran.

a. Sambungan antara cip dan PCB

Pentium IV dan cip kelajuan tinggi yang mengandungi bilangan besar titik sambungan input / output telah tersedia. Sejauh cip itu sendiri, prestasinya boleh dipercayai, dan kadar pemprosesan telah mencapai 1GHz. Pada seminar sambungan GHz yang dekat, perkara yang menarik adalah bahawa kaedah untuk menghadapi nombor dan frekuensi pertumbuhan I / O telah diketahui secara luas. Masalah utama penyelesaian antara cip dan PCB adalah bahawa ketepatan penyelesaian terlalu tinggi akan membawa kepada struktur asas bahan PCB menjadi faktor yang menghalang pertumbuhan ketepatan penyelesaian. Satu penyelesaian inovatif diusulkan pada mesyuarat, iaitu, penghantar tanpa wayar setempat di dalam cip digunakan untuk menghantar data ke papan sirkuit sebelah. Sama ada skema ini berkesan atau tidak, peserta sangat jelas: dalam terma aplikasi frekuensi tinggi, teknologi desain IC jauh dari teknologi desain PCB.

b. Sambungan antara dalam PCB

Kemampuan dan kaedah rancangan PCB frekuensi tinggi adalah seperti ini:

1.45 Sudut ° akan diterima untuk sudut garis penghantaran untuk mengurangi kehilangan belakang

2. Papan sirkuit terisolasi prestasi tinggi dengan nilai konstan mengisolasi yang dikawal secara ketat oleh aras akan diterima. Kaedah ini menyebabkan pengurusan efektif medan elektromagnetik diantara bahan pengasingan dan kawat bersebelahan.

3. Perbaiki spesifikasi rancangan PCB untuk pencetakan ketepatan tinggi. Pertimbangkan menyatakan ralat lebar garis keseluruhan + / - 0.0007 inci, mengelola potongan bawah dan seksyen salib bentuk wayar, dan menyatakan keadaan penutup dinding sisi wayar. Pengurusan keseluruhan geometri kawat (wayar) dan permukaan penutup sangat penting untuk memecahkan masalah kesan kulit berkaitan dengan frekuensi gelombang mikro dan menyedari spesifikasi ini.

4. Lembar yang melambat mempunyai induksi tekan, dan komponen dengan petunjuk akan dihindari. Guna komponen lekap permukaan dalam persekitaran frekuensi tinggi.

5. Untuk vial isyarat, mengelakkan menggunakan proses melalui mesinan (PTH) pada papan sensitif, kerana proses ini akan membawa induktan memimpin pada melalui. Contohnya, apabila melalui papan 20 lapisan digunakan untuk menyambung lapisan 1 hingga 3, induktan lead boleh mempengaruhi lapisan 4 hingga 19.

6. Memberikan pesawat tanah yang banyak. Lubang bentuk akan digunakan untuk menyambung lapisan mendarat ini untuk mencegah pengaruh medan elektromagnetik 3D pada papan sirkuit.

7. Proses penyelamatan nikel bukan elektrolitik atau penyelamatan emas akan dipilih, dan kaedah HASL tidak akan digunakan untuk penyelamatan elektrolitik. Permukaan elektroplad ini boleh menyediakan kesan kulit yang lebih baik untuk semasa frekuensi tinggi (Fig. 2). Selain itu, penutup yang boleh diseweld sangat memerlukan lebih sedikit petunjuk, yang membantu mengurangi pencemaran persekitaran.

8. Lapisan penentang tentera boleh mencegah aliran pasta tentera. Namun, kerana ketidakpastian ketinggian dan ketidakpastian prestasi isolasi, seluruh permukaan plat ditutup dengan bahan menentang tentera, yang akan membawa kepada perubahan besar dalam tenaga elektromagnetik dalam rekaan microstrip. Solderdam biasanya digunakan sebagai lapisan menentang askar.

Jika anda tidak akrab dengan kaedah ini, anda boleh berkonsultasi dengan seorang jurutera desain yang berpengalaman yang telah terlibat dalam desain papan sirkuit mikrogelombang tentera. Anda juga boleh membincangkan dengan mereka julat harga yang anda boleh membeli. Contohnya, menggunakan desain microstrip coplanar yang diberi bantuan tembaga adalah lebih ekonomi daripada desain garis strip. Anda boleh membincangkannya dengan mereka untuk mendapatkan cadangan yang lebih baik. Inginer kita mungkin tidak digunakan untuk berfikir tentang kos, tetapi cadangan mereka juga cukup membantu. Sekarang kita harus mencuba yang terbaik untuk melatih insinyur muda yang tidak biasa dengan kesan RF dan kurang pengalaman dalam menghadapi kesan RF, yang akan menjadi kerja jangka panjang.

Selain itu, penyelesaian lain boleh diterima, seperti memperbaiki jenis komputer untuk mempunyai kemampuan pemprosesan kesan RF.

c. Sambungan PCB dengan peranti luaran

Sekarang ia boleh dianggap bahawa kita telah menyelesaikan semua masalah pengurusan isyarat di papan dan dalam sambungan pelbagai komponen diskret. Jadi bagaimana untuk menyelesaikan masalah input / output isyarat dari papan sirkuit ke wayar yang menyambung peranti jauh? Elektronik Trompeter, inovator teknologi kabel koaksial, bekerja untuk menyelesaikan masalah ini dan telah membuat beberapa kemajuan penting (Figure 3). Selain itu, lihat medan elektromagnetik yang dipaparkan dalam Figur 4 di bawah. Dalam kes ini, kita menguruskan penukaran dari microstrip ke kabel koaksial. Dalam kabel koaksial, lapisan wayar tanah adalah cincin interleaved dan secara bersamaan terpisah. Dalam microstrip, pesawat tanah berada di bawah garis aktif. Ini memperkenalkan beberapa kesan pinggir yang perlu dipahami, dijangka dan dianggap dalam rancangan. Sudah tentu, ketidakpadanan ini juga akan membawa kehilangan belakang. Kegagalan ini mesti dikurangkan untuk menghindari bunyi dan gangguan isyarat.

Pengurusan masalah impedance dalam papan sirkuit bukanlah masalah desain yang tidak terlepas. Impedansi bermula dari permukaan papan sirkuit, kemudian melewati kawasan askar ke konektor dan berakhir di kabel koaksial. Oleh kerana impedance berbeza dengan frekuensi, semakin tinggi frekuensi, semakin sukar untuk mengendalikan impedance. Masalah menggunakan frekuensi lebih tinggi untuk menghantar isyarat pada band lebar nampaknya adalah masalah utama dalam reka PCB.