Công nghệ PCB - Bảng mạch và thiết kế sản phẩm điện tử

Trong thiết kế điện tử, bảng mạch là phương tiện vật lý cho nội dung thiết kế của chúng tôi và việc thực hiện cuối cùng của tất cả các ý định thiết kế của chúng tôi được thể hiện thông qua PCB. Do đó, thiết kế PCB là một phần không thể thiếu trong bất kỳ dự án nào. Tuy nhiên, trong các thiết kế trước đây, do tần suất quản lý thiết bị thấp, mật độ thấp và khoảng cách lớn, thiết kế chất nền pcb hoạt động với mục đích kết nối mà không có bất kỳ thách thức chức năng và hiệu suất nào khác. Do đó, trong một thời gian dài, thiết kế PCB có vị trí thấp trong toàn bộ dự án. Kết nối vật lý của PCB thường được thực hiện bởi các nhà thiết kế kết nối logic phần cứng. Đây vẫn là mô hình phát triển cho một số sản phẩm nhỏ.

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử và truyền thông, thiết kế PCB ngày nay phải đối mặt với những thách thức hoàn toàn mới. Chủ yếu thể hiện ở một số khía cạnh sau: 1. Tốc độ biên tín hiệu ngày càng nhanh, tốc độ đồng hồ trên và ngoài chip ngày càng cao. Tần số đồng hồ hiện tại không còn là một vài megabyte như trước đây, với hàng trăm megabyte và gigabyte đồng hồ đang trở nên phổ biến hơn trên veneer. Do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chip, tốc độ cạnh của tín hiệu ngày càng nhanh hơn. Hiện tại, tín hiệu tăng dọc theo khoảng 1ns. Điều này sẽ dẫn đến các vấn đề SI và EMC cấp hệ thống và bảng trở nên nổi bật hơn;

2. Kích thước tích hợp của mạch ngày càng lớn và số lượng I/O ngày càng tăng, điều này làm cho mật độ kết nối của veneer ngày càng tăng; Khi các chức năng trở nên mạnh mẽ hơn, các mạch được tích hợp nhiều hơn. Trình độ công nghệ xử lý chip ngày càng cao. Các gói DIP trong quá khứ gần như biến mất trên các veneer hiện tại, với các khoảng cách nhỏ BGA và QFP đã trở thành gói chính cho chip. Điều này làm cho mật độ thiết kế PCB tăng tương ứng. 3 Thời gian phát triển sản phẩm và tung ra thị trường đang giảm dần, vì vậy chúng ta phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng của thành công thiết kế một lần; Thời gian là chi phí, thời gian là tiền bạc. Trong các lĩnh vực mà các sản phẩm điện tử được cập nhật rất nhanh, cửa sổ cơ hội kiếm lợi nhuận sẽ lớn hơn nhiều nếu sản phẩm được giới thiệu trước một ngày.4 Bởi vì PCB là phương tiện vật lý để thực hiện sản phẩm. Trong mạch tốc độ cao, chất lượng của PCB liên quan đến chức năng và hiệu suất của sản phẩm. Cùng một thiết bị và kết nối, tàu sân bay PCB khác nhau, kết quả là khác nhau.

Do đó, quá trình thiết kế đang dần thay đổi. Trong quá khứ, thiết kế chức năng logic có xu hướng chiếm hơn 80% thiết kế phát triển phần cứng, nhưng tỷ lệ này đã giảm dần. Trong thiết kế phần cứng hiện tại, thiết kế chức năng logic chỉ chiếm 50% và phần thiết kế PCB chiếm 50% thời gian. Các chuyên gia dự đoán rằng chi phí hoạt động hợp lý của phần cứng sẽ ngày càng nhỏ hơn trong các thiết kế trong tương lai, trong khi chi phí phát triển các thiết kế PCB tốc độ cao như các quy tắc thiết kế sẽ đạt 80% hoặc thậm chí cao hơn.

Tất cả những điều này chỉ là minh họa rằng thiết kế PCB sẽ là trọng tâm và khó khăn của thiết kế hiện tại và tương lai. Nói chung, thiết kế PCB của chúng tôi chủ yếu tập trung vào các điểm sau: Thực hiện chức năng

. Hiệu suất ổn định 3. Dễ dàng xử lý 4. Veneer đẹp

1. Thực hiện chức năng là bước đầu tiên của PCB của chúng tôi. Trong các thiết kế trước đây, do tốc độ cạnh tín hiệu và tần số xung nhịp tương đối thấp, kết nối vật lý sẽ không ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng miễn là kết nối logic chính xác. Nhưng quan điểm này không được sử dụng trong thiết kế hiện tại. Có một ví dụ về điều này: nhà thiết kế bảng mạch của một nhà sản xuất hệ thống phát hiện hình ảnh nổi tiếng ở Mỹ gần đây đã gặp phải một điều kỳ lạ: một sản phẩm được thiết kế, sản xuất và đưa ra thị trường 7 năm trước có thể hoạt động rất ổn định và đáng tin cậy. Tuy nhiên, gần đây đã có một vấn đề với các sản phẩm ra khỏi dây chuyền sản xuất và các sản phẩm không hoạt động đúng cách. Vì vậy, kết nối thực sự của logic không làm cho chức năng thực sự được thực hiện. Chất lượng của kết nối vật lý cũng là điều kiện chính để thực hiện chức năng này. Đảm bảo hiệu suất phụ thuộc vào thiết kế của PCB. Ai cũng biết quan điểm này. Cùng một kết nối logic, cùng một thiết bị và PCB khác nhau có kết quả kiểm tra hiệu suất khác nhau. Thiết kế tốt không chỉ có độ ổn định cao mà còn có thể vượt qua tất cả các loại thử nghiệm khắt khe. Tuy nhiên, với thiết kế không lý tưởng thì không thể đạt được hiệu quả như vậy. Trong một số sản phẩm cấp thấp, nhiều nhà sản xuất sử dụng cùng một chipset và kết nối logic tương tự. Sự khác biệt duy nhất là mức độ thiết kế PCB tương ứng của họ. Sự khác biệt của sản phẩm chủ yếu được phản ánh trong thiết kế của PCB. Dễ dàng xử lý cũng là một chỉ số quan trọng về chất lượng thiết kế PCB. Thiết kế PCB tốt tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý, bảo trì, thử nghiệm và sản xuất. Chất lượng của PCB không chỉ liên quan đến hiệu quả sản xuất của các nhà sản xuất chế biến PCB và các nhà sản xuất SMT, mà còn liên quan chặt chẽ đến sự tiện lợi của thử nghiệm và gỡ lỗi của chúng tôi. Vẻ đẹp cũng là một yếu tố của thiết kế PCB. Vẻ đẹp tổng thể và bầu không khí làm cho mọi người nhìn rất thoải mái, PCB cũng là một quá trình. Một miếng PCB tốt sẽ dừng lại và bỏ lỡ. Thiết kế PCB là một kỷ luật toàn diện, là sản phẩm của sự phối hợp nhiều mặt như chất lượng, chi phí, thời gian, v.v. Thiết kế PCB không có tốt nhất, chỉ có tốt hơn. Tóm lại, thiết kế PCB tốc độ cao là một thách thức nghiêm trọng đối với lĩnh vực thiết kế hệ thống hiện nay. Bất kể là phương pháp thiết kế, công cụ thiết kế, hay là thành phần của đội ngũ thiết kế, tư tưởng thiết kế của kỹ sư, đều cần phải tích cực nghiêm túc giải quyết.