Apabila tahap pendawaian PCB dipertingkatkan, menjadikan reka bentuk PCB anda lebih cekap

Susun atur PCB adalah sangat penting dalam keseluruhan reka bentuk pcb. Cara untuk mencapai pendawaian yang pantas dan cekap serta menjadikan pendawaian PCB anda kelihatan mewah adalah berbaloi untuk dipelajari dan dipelajari. Kami telah menyusun 7 aspek yang perlu diberi perhatian dalam susun atur PCB. Mari kita semak dan isi kekosongan!

1. Pemprosesan tanah biasa bagi litar digital dan litar analog

Pada masa kini, banyak PCB bukan lagi litar berfungsi tunggal (litar digital atau analog), tetapi terdiri daripada campuran litar digital dan litar analog. Oleh itu, adalah perlu untuk mempertimbangkan gangguan bersama antara mereka apabila pendawaian, terutamanya gangguan bunyi pada garisan tanah. Kekerapan litar digital adalah tinggi, dan sensitiviti litar analog adalah kuat. Untuk talian isyarat, talian isyarat frekuensi tinggi hendaklah berada sejauh mungkin daripada peranti litar analog sensitif. Untuk talian tanah, keseluruhan PCB hanya mempunyai satu nod ke dunia luar, jadi Masalah persamaan digital dan analog mesti ditangani di dalam PCB. Walau bagaimanapun, tanah digital dan tanah analog sebenarnya dipisahkan di dalam papan. Mereka tidak bersambung antara satu sama lain, tetapi hanya di antara muka di mana PCB bersambung ke dunia luar (seperti palam, dsb.). Tanah digital disingkatkan sedikit ke tanah analog, sila ambil perhatian bahawa hanya terdapat satu titik sambungan. Terdapat juga tanah yang berbeza pada PCB, yang ditentukan oleh reka bentuk sistem.

2. Garis isyarat diletakkan pada lapisan elektrik (tanah).

Apabila pendawaian papan bercetak berbilang lapisan, tidak banyak baris yang belum selesai yang tinggal pada lapisan garis isyarat. Menambah lebih banyak lapisan akan menyebabkan pembaziran dan meningkatkan beban kerja pengeluaran, dan kos juga akan meningkat dengan sewajarnya. Untuk menyelesaikan percanggahan ini, anda boleh mempertimbangkan pendawaian pada lapisan elektrik (tanah). Lapisan kuasa harus dipertimbangkan dahulu, diikuti dengan lapisan tanah. Kerana integriti pembentukan itu terpelihara.

3. Rawatan kaki penyambung dalam konduktor kawasan besar

Dalam pembumian kawasan besar (elektrik), kaki komponen yang biasa digunakan disambungkan kepadanya. Pengendalian kaki penghubung perlu dipertimbangkan secara menyeluruh. Dari segi prestasi elektrik, adalah lebih baik untuk pad kaki komponen disambungkan sepenuhnya ke permukaan tembaga, tetapi untuk Terdapat beberapa bahaya tersembunyi dalam pemasangan kimpalan komponen, seperti: ① Kimpalan memerlukan pemanas berkuasa tinggi . ②Adalah mudah untuk menyebabkan sambungan pateri maya. Oleh itu, dengan mengambil kira prestasi elektrik dan keperluan proses, pad pateri berbentuk salib dibuat, yang dipanggil pelindung haba, biasanya dikenali sebagai pad haba (Thermal). Dengan cara ini, kemungkinan sambungan pateri maya akibat pelesapan haba keratan rentas yang berlebihan semasa kimpalan boleh dihapuskan. Seks sangat berkurangan. Rawatan kaki lapisan kuasa (tanah) papan berbilang lapisan adalah sama.

4. Peranan sistem rangkaian dalam pendawaian

Dalam kebanyakan sistem CAD, pendawaian ditentukan berdasarkan sistem rangkaian. Jika grid terlalu padat, walaupun bilangan saluran ditambah, langkahnya terlalu kecil dan jumlah data dalam medan imej terlalu besar. Ini sudah pasti akan mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk ruang storan peranti, dan ia juga akan menjejaskan kelajuan pengkomputeran produk elektronik komputer. impak yang hebat. Sesetengah laluan tidak sah, seperti yang diduduki oleh pad kaki komponen atau diduduki oleh lubang pelekap dan lubang pelekap. Jaring yang terlalu jarang dan terlalu sedikit saluran akan memberi kesan yang besar pada kadar penghalaan. Oleh itu, mesti ada sistem grid yang munasabah untuk menyokong pendawaian. Jarak antara kaki komponen standard ialah {{0}}.1 inci (2.54mm), jadi asas sistem grid biasanya ditetapkan kepada 0.1 inci (2.54 mm) atau gandaan kamiran kurang daripada {{10}}.1 inci, seperti: 0.05 inci, 0.025 inci, 0.02 inci dll.

5. Pengendalian bekalan kuasa dan wayar pembumian

Walaupun pendawaian di seluruh papan PCB disiapkan dengan baik, gangguan yang disebabkan oleh pertimbangan bekalan kuasa dan wayar pembumian yang tidak mencukupi akan merendahkan prestasi produk dan kadangkala menjejaskan kadar kejayaan produk. Oleh itu, pendawaian bekalan kuasa dan wayar pembumian mesti diambil serius untuk meminimumkan gangguan bunyi yang dihasilkan oleh bekalan kuasa dan wayar pembumian untuk memastikan kualiti produk. Setiap jurutera yang terlibat dalam reka bentuk produk elektronik memahami punca bunyi antara wayar tanah dan wayar kuasa. Kini kami hanya menerangkan penindasan hingar yang dikurangkan: yang terkenal ialah menambah bunyi antara bekalan kuasa dan wayar tanah. Kapasitor akar teratai. Lebarkan wayar kuasa dan pembumian sebanyak mungkin. Wayar tanah lebih lebar daripada wayar kuasa. Hubungan mereka ialah: wayar bumi > wayar kuasa > wayar isyarat. Biasanya lebar wayar isyarat ialah: 0.2~0.3mm, dan lebar halus boleh sehingga 0.05~0.07mm. , kord kuasa ialah 1.2~2.5 mm. Untuk PCB litar digital, wayar tanah lebar boleh digunakan untuk membentuk gelung, iaitu, untuk membentuk rangkaian tanah (tanah litar analog tidak boleh digunakan dengan cara ini). Gunakan kawasan lapisan tembaga yang luas untuk wayar pembumian, dan yang tidak digunakan pada papan bercetak Semua tempat disambungkan ke tanah dan digunakan sebagai wayar pembumian. Atau ia boleh dibuat menjadi papan berbilang lapisan, dengan bekalan kuasa dan wayar pembumian menduduki satu lapisan setiap satu.

6. Semakan Peraturan Reka Bentuk (DRC)

Selepas reka bentuk pendawaian selesai, adalah perlu untuk memeriksa dengan teliti sama ada reka bentuk pendawaian mematuhi peraturan yang ditetapkan oleh pereka bentuk. Ia juga perlu untuk mengesahkan sama ada peraturan yang ditetapkan memenuhi keperluan proses pengeluaran papan bercetak. Pemeriksaan am merangkumi aspek berikut: baris ke baris, baris ke baris. Sama ada jarak antara pad komponen, garisan dan lubang melalui, pad komponen dan lubang melalui, dan melalui lubang adalah munasabah, dan sama ada ia memenuhi keperluan pengeluaran. Adakah wayar kuasa dan pembumian mempunyai lebar yang sesuai, dan adakah wayar kuasa dan pembumian berganding rapat (galangan gelombang rendah)? Adakah terdapat mana-mana tempat di PCB di mana wayar tanah boleh dilebarkan? Adakah langkah-langkah telah diambil untuk talian isyarat utama, seperti panjang pendek, talian pelindung, dan talian input dan talian keluaran dipisahkan dengan jelas? Adakah bahagian litar analog dan litar digital mempunyai wayar pembumian bebas? Sama ada grafik (seperti ikon, label) ditambahkan pada PCB kemudiannya akan menyebabkan litar pintas isyarat. Ubah suai beberapa bentuk garisan yang tidak memuaskan. Adakah terdapat baris proses yang ditambahkan pada PCB? Sama ada topeng pateri memenuhi keperluan proses pengeluaran, sama ada saiz topeng pateri adalah sesuai, dan sama ada tanda aksara ditekan pada pad peranti untuk mengelakkan menjejaskan kualiti pemasangan elektrik. Adakah pinggir rangka luar lapisan tanah bekalan kuasa dalam papan berbilang lapisan berkurangan? Jika kerajang tembaga lapisan tanah bekalan kuasa terdedah di luar papan, ia adalah mudah untuk menyebabkan litar pintas.

7. Reka bentuk melalui

Melalui (via) ialah salah satu komponen penting PCB berbilang lapisan. Kos penggerudian biasanya menyumbang 30% hingga 40% daripada kos pembuatan papan PCB. Ringkasnya, setiap lubang pada PCB boleh dipanggil melalui. Dari sudut pandangan fungsional, vias boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik antara lapisan; satu lagi digunakan untuk menetapkan atau meletakkan peranti. Dari perspektif proses, vias secara amnya dibahagikan kepada tiga kategori iaitu vias buta, vias terkubur dan vias.

Lubang buta terletak pada permukaan atas dan bawah papan litar bercetak. Mereka mempunyai kedalaman tertentu dan digunakan untuk menyambungkan litar permukaan dan litar dalam di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (apertur). Vias tertimbus merujuk kepada lubang sambungan yang terletak pada lapisan dalam papan litar bercetak dan tidak meluas ke permukaan papan litar. Dua jenis lubang di atas terletak di lapisan dalam papan litar. Mereka disiapkan menggunakan proses pembentukan lubang telus sebelum pelapisan. Semasa proses pembentukan lubang melalui, beberapa lapisan dalam mungkin bertindih. Jenis ketiga dipanggil lubang melalui, yang melalui seluruh papan litar dan boleh digunakan untuk melaksanakan interkoneksi dalaman atau sebagai lubang penentududukan untuk komponen. Oleh kerana lubang melalui lebih mudah untuk dilaksanakan dalam teknologi dan mempunyai kos yang lebih rendah, ia digunakan dalam kebanyakan papan litar bercetak dan bukannya dua lagi melalui lubang. Lubang melalui berikut dianggap sebagai lubang melalui kecuali dinyatakan sebaliknya.

1. Dari sudut reka bentuk, lubang melalui terutamanya terdiri daripada dua bahagian, satu ialah lubang gerudi di tengah, dan satu lagi adalah kawasan pad di sekeliling lubang gerudi. Saiz kedua-dua bahagian ini menentukan saiz melalui. Jelas sekali, apabila mereka bentuk PCB berkepadatan tinggi berkelajuan tinggi, pereka sentiasa berharap bahawa vias harus sekecil mungkin, supaya lebih banyak ruang pendawaian boleh ditinggalkan di papan. Di samping itu, lebih kecil vias, lebih kecil kapasiti parasit mereka sendiri. Lebih kecil ia, lebih sesuai untuk litar berkelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, pengurangan dalam saiz lubang juga membawa peningkatan dalam kos, dan saiz lubang melalui tidak boleh dikurangkan selama-lamanya. Ia dihadkan oleh penggerudian (gerudi) dan penyaduran elektrik (penyaduran) dan teknologi proses lain: semakin kecil lubang, semakin sukar untuk menggerudi. Semakin lama lubang itu diambil, semakin mudah untuk menyimpang dari pusat; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang yang digerudi, tidak ada jaminan bahawa dinding lubang akan disalut sama rata dengan tembaga. Contohnya, ketebalan semasa (melalui kedalaman lubang) papan PCB lapisan 6-biasa ialah kira-kira 50 Mil, jadi diameter penggerudian yang boleh disediakan oleh pengilang PCB hanya boleh mencapai 8 Mil.

2. Kemuatan parasit lubang melalui Lubang melalui sendiri mempunyai kapasitans parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang pengasingan lubang melalui pada lapisan tanah ialah D2, diameter pad lubang melalui ialah D1, dan ketebalan papan PCB ialah T, Pemalar dielektrik substrat papan ialah ε, maka saiz kemuatan parasit lubang melalui adalah lebih kurang: C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kemuatan parasit lubang melalui pada litar adalah untuk memanjangkan masa kenaikan isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Contohnya, untuk papan PCB dengan ketebalan 50 Mil, jika lubang melalui dengan diameter dalam 10 Mil dan diameter pad 2{{20} } Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan kuprum tanah ialah 32 Mil, kita boleh kira-kira lubang melalui melalui formula di atas Kapasiti parasit adalah kira-kira: C=1.41x4.4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. Perubahan dalam masa kenaikan yang disebabkan oleh bahagian kapasitans ini ialah: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Ia boleh dilihat daripada nilai-nilai ini bahawa walaupun kesan memperlahankan kelewatan kenaikan yang disebabkan oleh kapasitansi parasit satu melalui tidak begitu jelas, pereka masih harus mempertimbangkannya dengan teliti jika vias digunakan beberapa kali dalam pendawaian untuk menukar antara lapisan .

3. Kearuhan parasit vias Begitu juga, terdapat kemuatan parasit dalam vias dan kearuhan parasit. Dalam reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, bahaya yang disebabkan oleh kearuhan parasit vias selalunya lebih besar daripada kesan kemuatan parasit. Kearuhan siri parasitnya akan melemahkan sumbangan kapasitor pintasan dan melemahkan kesan penapisan keseluruhan sistem kuasa. Kita boleh menggunakan formula berikut untuk mengira anggaran kearuhan parasit a melalui: L=5.08j [ln (4j/d) + 1] di mana L merujuk kepada kearuhan bagi via, h ialah panjang melalui, dan d ialah pusat Diameter lubang yang digerudi. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter lubang melalui mempunyai kesan kecil pada induktansi, tetapi panjang lubang melalui mempengaruhi kearuhan. Masih menggunakan contoh di atas, kearuhan melalui boleh dikira sebagai: L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) + 1 ]=1.015nH. Jika masa kenaikan isyarat ialah 1ns, maka impedans setaranya ialah: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Impedans sedemikian tidak boleh diabaikan apabila arus frekuensi tinggi mengalir melaluinya. Perhatian khusus harus diberikan kepada fakta bahawa kapasitor pintasan perlu melalui dua vias apabila menyambungkan lapisan kuasa dan lapisan tanah, jadi induktansi parasit vias akan meningkat secara eksponen.

4. Reka bentuk melalui lubang dalam PCB berkelajuan tinggi Melalui analisis di atas ciri-ciri parasit melalui lubang, kita dapat melihat bahawa dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, lubang melalui yang kelihatan mudah sering membawa kesan negatif yang besar kepada reka bentuk litar. kesan. Untuk mengurangkan kesan buruk yang disebabkan oleh kesan parasit vias, cuba lakukan perkara berikut dalam reka bentuk:

1. Dari aspek kos dan kualiti isyarat, pilih saiz yang munasabah melalui lubang. Contohnya, untuk 6-10-reka bentuk modul memori lapisan PCB, lebih baik menggunakan vias 10/20Mil (penggerudian/pad). Untuk beberapa papan bersaiz kecil berketumpatan tinggi, anda juga boleh cuba menggunakan vias 8/18Mil. lubang. Di bawah keadaan teknikal semasa, sukar untuk menggunakan vias bersaiz lebih kecil. Untuk kuasa atau ground vias, pertimbangkan untuk menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedans.

2. Daripada dua formula yang dibincangkan di atas, dapat disimpulkan bahawa menggunakan papan PCB yang lebih nipis adalah berfaedah untuk mengurangkan dua parameter parasit vias.

3. Cuba untuk tidak menukar lapisan kesan isyarat pada papan PCB, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan vias yang tidak perlu.

4. Pin kuasa dan tanah hendaklah digerudi berdekatan. Lebih pendek petunjuk antara vias dan pin, lebih baik, kerana ia akan menyebabkan peningkatan induktansi. Pada masa yang sama, kuasa dan petunjuk tanah harus setebal mungkin untuk mengurangkan impedans.

5. Letakkan beberapa vias yang dibumikan berhampiran vias yang menukar lapisan isyarat untuk menyediakan gelung rapat untuk isyarat. Anda juga boleh meletakkan sejumlah besar vias tanah yang berlebihan pada papan PCB. Sudah tentu, anda juga perlu fleksibel dalam reka bentuk anda. Model melalui yang dibincangkan sebelum ini ialah kes di mana setiap lapisan mempunyai pad. Kadang-kadang, kita boleh mengurangkan atau menanggalkan pad pada beberapa lapisan. Terutama apabila ketumpatan lubang melalui sangat tinggi, ia boleh menyebabkan alur pecah untuk mengasingkan litar dalam lapisan kuprum. Untuk menyelesaikan masalah ini, selain mengalihkan lokasi vias, kita juga boleh mempertimbangkan untuk meletakkan vias dalam lapisan tembaga. Saiz pad dikurangkan.