High Speed PCB-Design-

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Bei Ihren Low-Speed-PCB-Designs scheinen die richtigen Komponenten auszuwählen, sie alle auf Ihrem Leiterplattenlayout zu platzieren, alles mit Leiterbahnen zu verdrahten, dies scheint einfach zu sein, da die Signalübertragung bei Low-Speed-PCB-Designs „ideal“ ist – Signal hat keinen Verlust.

Wenn Sie jedoch ein Hochgeschwindigkeits-PCB-Design haben möchten, wird es eine komplexe Geschichte sein, Signalintegrität, Übersprechen und Reflexionen usw., nennen Sie diese Faktoren wichtig.

Schnelle Geschwindigkeit PCB-Design bezieht sich auf jedes PCB-Design, bei dem die Signalintegrität durch die physikalischen Eigenschaften der Platine beeinträchtigt wird, wie z , also herzlichen Glückwunsch, Sie haben sich in der Welt des Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesigns wiedergefunden!

Wenn es um Hochgeschwindigkeits-PCB-Design und PCB-Layout geht, geht es bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen nicht mehr nur darum, den schnellsten und effizientesten Weg zu entwerfen oder einfach nur mechanische Gehäuseanforderungen zu erfüllen.

Wir vom Hochgeschwindigkeits-PCB-Designteam von Venture berücksichtigen die Position jedes Prozessors, Speichermoduls und Steckverbinders und bestimmen sorgfältig das Verbindungsdesign zwischen ihnen. Wir stellen sicher, dass unser Hochgeschwindigkeits-PCB-Design auf optimierte und effiziente Weise erfolgt.

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Ein erfolgreiches Hochgeschwindigkeits-PCB-Design erfordert die Integration des Geräts, der Leiterplatte und anderer Elemente in das Design. Um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erreichen, muss das Design der Leiterplatte Folgendes erreichen:

  • Minimale Geräuschentwicklung an Bord
  • Minimales Übersprechen zwischen Spuren
  • Reduzierung des Ground-Bounce-Effekts
  • Impedanzanpassung durch die richtige Einstellung

Das Hochgeschwindigkeits-PCB-Designteam von Venture verfügt über branchenführende Designingenieure und 10 Jahre Erfahrung im Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout, von der Materialentwicklung und -produktion. Schaltungsherstellung zum Finale Komponentenmontage.

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Hochgeschwindigkeits-PCB-Design – Der ultimative Leitfaden

high-speed-pcb-design

Angenommen, Sie hatten bei verschiedenen Gelegenheiten Schwierigkeiten, praktische Spezifikationen für Ihr Hochgeschwindigkeits-PCB-Design zu erreichen.

Sie haben einen Plan formuliert, ihn ins Layout übertragen und alle erforderlichen Protokolle befolgt; Leider besteht es den ultimativen Test nicht.

Das klingt so nervig.

Was könnte das Problem sein?

Lösungen für dieses Szenario sind ein Überblick über das, was Sie in diesem Handbuch finden werden. Darüber hinaus sind Sie am Ende dieses Leitfadens ein Experte für Hochgeschwindigkeits-PCB-Design.

Das ist in der Tat eine Sammlung wichtiger Informationen, die Sie jemals in einem einzigen Leitfaden finden werden.

Wir sollten loslegen.

Highspeed-PCB-Grundlagen

In diesem Abschnitt werde ich Sie durch die folgenden Konzepte führen: Definitionen, Klassen von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten und schließlich Teile der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte.

Was ist also eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte?

Zunächst muss ich erwähnen, dass es keine spezifische Definition dafür gibt, was eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte ist. Die gute Nachricht ist jedoch, dass wir sie erkennen können, wenn wir einige Perspektiven berücksichtigen, insbesondere im PCB-Designprozess.

Trotz solcher Überlegungen gibt es ein paar Argumente, die zusammenkommen, um zu ermitteln, was erforderlich ist, um eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte zu erreichen.

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Einige davon wollen wir kurz betrachten.

Was unterscheidet also eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte von anderen Typen?

Um zu verstehen, warum eine Leiterplatte „Hochgeschwindigkeit“ ist, betrachten wir drei grundlegende Faktoren.

Fall 1 der Definition von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Erstens werden Sie anhand der Frequenzebene erkennen, dass Sie es mit einer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte zu tun haben. Beachten Sie, dass die Frequenz häufig die Leistung und die Signalintegrität der Schaltung beeinflusst. Folglich ist die Frequenz ein kritischer Aspekt einer solchen PCB.

Also also meistens jede Schaltung mit einem Überschuss 100MHz bis 1000MHz gehört zu Recht zu einer Hochgeschwindigkeitsklasse, obwohl diejenigen mit hohen Werten dazu gehören Ultra-High-Speed.

Alle anderen niedrigeren Werte gehören zu niedriger Geschwindigkeit (? 25 MHz), mittel (= 100 MHz).

Fall 2 der Definition von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Der zweite Aspekt ist die Spurenrichtlinie.

Spuren in PCB

Spuren in PCB – Foto mit freundlicher Genehmigung: MacroFab

Wie fügen Sie die Spuren ein, um solche Schaltkreise zu erkennen?

Der genaue Weg, dies zu tun, besteht darin, die Größe Ihrer Spuren zu analysieren. Infolgedessen hätte eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte eine Spur, die ein Drittel der Anstiegszeit der Schaltgeschwindigkeit für das Gerät überschreitet, an dem Sie arbeiten.

Fall 3 der Definition von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Schließlich betrachten wir den Trennungsabstand. Während des Entwurfs sollte unsere Ziel-PCB-Klasse eine große, aber unterteilte Einheitsschaltung sein.

Vor allem werden Sie feststellen, dass jedes Segment anders funktioniert.

Nun, das ist ein ehrlicher Gedanke zur Definition.

Wir können uns noch ein anderes ansehen.

In diesem Fall wird eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte als eine betrachtet, bei der Signalstärkeprobleme auftreten.

Angesichts dieser Überlegungen ist es interessant festzustellen, dass diese Schaltung auch in einigen Klassen vorhanden ist. Als nächstes betrachten wir diese Unterklassifizierungen.

Arten von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Auf dem Markt ist eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten erhältlich, obwohl sie alle dieselbe Funktion erfüllen.

Einige grundlegende Unterschiede würden im Herstellungsprozess zusammen mit ihrer strukturellen Gestaltung liegen.

Daher sind solche Formen von PCBs wie folgt:

  • Einseitige Leiterplatten
  • Doppelseitige Leiterplatten
  • Mehrschichtplatten

Wenn Sie sich diese Klassifizierungen genau ansehen, bemerken Sie eines; Es ist der Unterschied in Bezug auf mehrere Schichten. Das ist richtig.

Leiterplattenschichten

Leiterplattenschichten

Bevor wir uns also der Analyse der einzelnen Leiterplatten hingeben, ist es erwähnenswert, dass jede Leiterplatte einige primäre Abschnitte hat, die sie wiederum vom Rest der Gruppe unterscheiden.

Dazu gehören:

  • Die leitende Schicht, dh das leitfähige Material.
  • Dielektrischer Film.
  • Isolatormaterial.
  • Plattierte/nicht plattierte Durchgangslöcher. Usw.

Wenn wir in die Diskussion jeder Art von Hochgeschwindigkeit einsteigen Leiterplatte, sollten Sie in der Lage sein, den Unterschied zwischen ihnen anhand der gerade erwähnten Teile zu erkennen.

·Einseitige Leiterplatten

Einseitige Leiterplatten sind unbestritten die reinste Form. Warum?

Es hat nur eine einzige Schicht aus leitendem Material auf dem dielektrischen Film.

Die Einheitsseite hat einen Anteil an ihrer Konsequenz; Beim Designprozess werden die Komponenten der Platinen auf einer Seite befestigt.

An anderer Stelle liegen die Schaltungen auf der anderen Seite. Es war herkömmlicherweise die früheste Form, die ursprünglich in den PCBs der alten Generation verwendet wurde.

Aufgrund ihrer Struktur haben diese Typen bekommen nicht plattierte Durchgangslöcher/vias auf ihren Boards.

Nicht plattiertes Durchgangsloch in der Leiterplatte

Nicht plattiertes Durchgangsloch in PCB – Foto mit freundlicher Genehmigung: Research Gate

Die Haupteinschränkung dieser Schaltung liegt wohl darin, dass man aufgrund der einen Leiterlage alle wesentlichen Funktionen nur genau von einer Seite ausführen muss. Es ist also nicht kreuzen erlaubt.

Sie könnten diese Art von Schaltung leicht durch Siebdruck oder sogar Netzwerkdruck entwerfen.

Einseitige Leiterplatte

Einseitige Leiterplatte

Wichtig ist, dass Sie für Ihre Herstellungsanforderungen dieser Form einer Platte unter anderem FR4-Glasfaserlaminate, Aluminium, Kupfer benötigen.

·Doppelseitige Leiterplatten

Dieser Typ hat jedoch doppelte Schichten aus leitfähigem Material. Meistens bildet Kupfer das leitfähige Material für solche Schaltkreise.

Bei dieser Form von Leiterplatten ist also im Grunde Kupfer auf beiden Seiten der Laminate eingebettet.

Außerdem gibt es zwischen den leitenden Schichten einen festen Isolator, um sie zu trennen.

Durchkontaktierte Löcher ergänzen auch ihre Strukturen, um die beiden Seiten der leitenden Schichten zu verbinden.

Doppelseitige Leiterplatten sind in der Schaltungsindustrie beliebt, da sie sich sehr gut zum Entwerfen von Verbindungen eignen.

Doppelseitige Leiterplatte

Doppelseitige Leiterplatte

Beim Entwerfen dieser Art von Schaltung sind einige Anpassungen erforderlich, um den Vorlieben des Kunden gerecht zu werden. Dazu gehören: Entfernen der Löcher, Abdecken beider/ keiner/ einzelner Seiten usw.

·Mehrschichtige Leiterplatten

Die Gestaltung der Mehrschichtige Leiterplatten beinhaltet den Einschluss von mehr als drei leitfähigen Materialschichten.

Zwischen diesen leitfähigen Schichten werden sie durch isolierende Folien entsprechend getrennt.

Insbesondere die äußeren Deckschichten sind hier abhängig von Ihrer Konfektionierung optional.

Die meisten Hersteller stellen mehrschichtige Leiterplatten her, indem sie sowohl einseitige Leiterplatten mit doppelseitigen Leiterplatten zu einer Einheitsschaltungsabschirmung kombinieren.

Mehrschichtige Leiterplatte

Mehrschichtige Leiterplatte – Foto mit freundlicher Genehmigung: The Engineering Projects

Jede dieser mehreren Schichten erfordert eine feste Befestigung durch Einpassen mit plattierten Durchgangslöchern. Eine weitere Option ist das Laminieren der Schaltung.

Die Mehrschichtplatten werden aufgrund der zahlreichen Vorteile, die mit ihrer Verwendung verbunden sind, immer beliebter. Solche Vorteile begrenzen Überkreuzungen, reduzieren Übersprechen und regulieren die Abschirmung.

Bei diesen drei Haupttypen von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten müssen Sie sich jetzt fragen, woraus sie bestehen. Tatsächlich haben sie alle mehrere Segmente, die zusammenarbeiten, um die richtige Schaltung hervorzubringen.

Als nächstes schauen wir uns diese Teile an.

Teile der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Die Herstellung der Hochgeschwindigkeits-PCB beinhaltet die Verwendung verschiedener Materialien, die von einfachen bis hin zu komplexen reichen.

Dieser Prozess führt zur Einrichtung mehrerer Teile der Boards.

Die Hauptteile der Leiterplatten sind wie folgt.

  • Substrat
  • Leiterschicht
  • Lötmaske
  • Seidensiebdruck

Beachten Sie, dass ich die Existenz anderer Teile, die nicht in der obigen Liste enthalten sind, nicht bestreite. Der Grund dafür ist, dass die meisten Hersteller bisher dazu neigen, ihre Leiterplatten an eine bestimmte Anforderung anzupassen.

Lassen Sie uns diese Teile kurz besprechen.

i.Hochgeschwindigkeits-PCB-Substrat

Das Substrat ist ein allgemeiner Begriff, mit dem wir alle Materialien und Strukturen bezeichnen können, die die Leiterschicht bedecken.

Hochgeschwindigkeits-PCB-Substrat

Hochgeschwindigkeits-PCB-Substrat

Jetzt ist das Substratmaterial aus offensichtlichen Gründen genauso wichtig wie jeder andere Teil der Schaltung. Als erstes müssen Sie wissen, dass Kupfermaterial ein ausgezeichneter elektrischer Leiter ist. Dennoch reagiert es durch Oxidation leicht mit Sauerstoff, was zur Bildung einer dünnen braunen Materialschicht auf seiner Oberfläche führt.

Um eine solche Reaktion zu verhindern, sollte jede freiliegende Kupferoberfläche vollständig bedeckt sein. Das geeignete Abdeckmaterial, das hier verwendet wird, sind die Substrate und die Abdeckauflage.

Zweitens ist das Substratmaterial auch entweder für die Flexibilität oder die Steifigkeit der Leiterplatte verantwortlich.

Starre und flexible Leiterplatte

Starre und flexible Leiterplatte

 Um eine solche Überzugsschicht oder die Abdeckung zu erreichen, benötigen Sie Gold oder Lot.

Diese beiden Substanzen, dh Gold und Lot, werden aus zwei wesentlichen Gründen stark bevorzugt.

Erstens sind sie alle gute elektrische Leiter, abgesehen davon, dass sie sehr langlebig sind und rauen Umgebungsbedingungen wie Rost, hohen Temperaturen usw. standhalten können.

Gängige Substratmaterialien sind ua Fiberglas, FR4.

ii.Leiterschicht in Hochgeschwindigkeits-PCB

Bevor Sie sich für die Anzahl der Leiterlagen Ihrer Leiterplatte entscheiden, sollten Sie wissen, dass Ihre Wahl von einigen Faktoren abhängt.

Ihre Art der Anwendungen, die damit verbundenen Kosten und der Platzbedarf für Ihre Schaltung sind einige der Faktoren, die die Anzahl der Leiterschichten beeinflussen würden.

In den meisten Fällen wählt der Anwender die für ihn geeigneten Lagen der Leiterplatte aus. Daher die Notwendigkeit für den Aufbau verschiedener Anzahlen von Schichten.

Darüber hinaus ist die häufig verwendete kritische Leitermaterialschicht Kupfer.

Kupfer ist das empfohlene Material Nummer eins, weil es kostengünstig ist und Ihnen somit ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

PCB

PCB – Foto mit freundlicher Genehmigung: Science Direct

Die Größe und die jeweilige Dicke des Kupfers kann entsprechend variieren, dh 9 µm, 12 µm, 18 µm bis 356 µm.

Neben dem typischen Kupfer sind auch andere verschiedene Kupferformen geeignet; Einige dieser Formen umfassen Berylliumkupfer, halbhart, walzgeglüht und galvanisch abgeschieden.

Die einfachste der Schichten in Bezug auf Aufbau, Design und häufige Verwendung ist die Single-Layer-Leiterplatte, die wiederum eine einzelne Leiterschicht bewirkt.

Andererseits würden enorme und komplexe Schaltungen die Verwendung von beidem erfordern Doppelschicht PCB oder Multilayer-Leiterplatten im Vergleich zu einseitigen.

Tatsächlich ist es mit dem technologischen Fortschritt möglich, mehrere Leiterschichten bis zu 10 bis 12 Schichten zu verbinden.

Das Wichtigste ist eine effektive Kommunikation zwischen den Komponenten der verschiedenen Schichten.

Ansonsten gibt es neben reinem Kupfermaterial oder anderen Kupferformen auch andere Leitermaterialien.

Die Top-Materialien auf dieser zweiten Prioritätsliste sind Kohlenstoff, Silbertinte, Inconel, Konstantan und Aluminium.

iii.Lötmaske in Hochgeschwindigkeits-PCB

The Lötstopplack ist auch eine weitere zusätzliche Materialschicht, die eine äußere Abdeckung für die Kupferschicht bildet.

Lötstopplackbeschichtung

Lötstopplackbeschichtung – Foto mit freundlicher Genehmigung: Wikimedia

Für die meisten Anwendungen hat es eine grüne Farbe, obwohl es jede andere Farbe haben kann.

Die Lötstoppmaske erfüllt auch sehr wichtige Funktionen, wie etwa das Bereitstellen einer Isolationsschicht für die Kupferspuren gegenüber anderen Leitern. Insbesondere schirmt die Isolierschicht die Pads davor ab, mit anderen Leitern in Kontakt zu kommen.

Jetzt können Sie sehen, dass Lötstopplack ein Muss für eine Schicht ist.

iv.Siebdruck in Hochgeschwindigkeits-PCB

Der Siebdruck ist die letzte Schicht, die Sie auf der Leiterplatte finden.

Die Seidenschicht ist ebenfalls kritisch, da auf dieser Schicht die Zeichen, Schriften und Symbole erscheinen.

Alle diese Kunstformen helfen dem Benutzer, die Rolle jeder Komponente des Boards zu identifizieren.

Normalerweise ist Epoxidtinte für den Siebdruck geeignet.

Wichtig ist, dass Sie die Seidenschicht optional für die obere und untere jeweilige Schicht der Leiterplatte verwenden können, jedoch gemäß den Benutzereinstellungen.

Im Fall der unteren und der oberen Schicht wird sie als Siebdruck-Unterseite bzw. Siebdruck-Oberseite bezeichnet.

v.Pad

Pad ist ein Stück Kupfermaterial, das auf der Oberfläche der Leiterplatte hervorsteht.

Es ist auf diesen Pads, die einen Anschluss für die Montage der Komponentenanschlüsse und eventuelles Löten bieten.

Technisch gesehen bieten die Pads also allen PCB-Komponenten mechanischen Halt.

vi.Trace

Die Schönheit der Leiterplatte verdankt sich der Tatsache, dass sie die Verwendung herkömmlicher komplizierter Drahtsystemverbindungen eliminiert.

PCB-Spur

PCB Trace – Foto mit freundlicher Genehmigung: PCB Calculators

So werden bei Leiterplatten Komponenten nicht mit Drähten, sondern mit Hilfe von leitfähigen Materialien, insbesondere Kupfer, verbunden

Anscheinend ist das verwendete Kupfer in diesem Fall glatt und erscheint in Form einer Linie auf der Leiterplattenoberfläche. Diese Art von Kupfer ist die Spur.

vii.Obere Schicht

Die oberste Schicht der Leiterplatte ist normalerweise die äußere Schicht, die Sie schnell sehen. Auf dieser Ebene montieren Sie die PCB-Komponenten.

Leiterplattenschichten

PCB-Schichten – Foto mit freundlicher Genehmigung: PCB Way

Zusätzlich ist diese Schicht oft grün gefärbt.

viii.Untere Schicht

Im Gegensatz zur obersten Schicht ist die untere an den Löchern und Polstern erkennbar. Aus diesem Grund erfolgt das Löten der Leiterplattenkomponenten durch das Loch hindurch.

Es lohnt sich, festzulegen, dass Sie die obere Schicht oder/und die untere Schicht der Leiterplatte grün beschichten könnten.

Da haben Sie es – die Teile einer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte.

Mit diesen Hintergrundinformationen über Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten begeben wir uns in ein eher industrielles Segment unserer Diskussion.

Sie können es sich nicht leisten, unsere nächste Diskussion zu verpassen.

Designgrundlagen für Hochgeschwindigkeitsschaltungen

In diesem Abschnitt konzentrieren wir uns auf die Entwurfsphase dieser Schaltungen. Wir werden unsere Diskussion auf mehrere Fragen des Designprozesses stützen.

Lassen Sie uns zu Beginn unserer Bewertung mit den grundlegenden Konzepten beginnen.

Was beinhaltet Hochgeschwindigkeits-PCB-Design?

Grundsätzlich ist ein Hochgeschwindigkeits-PCB-Design jeder Designprozess, bei dem:

  1. Physikalische Eigenschaften
  2. Struktur und
  3. Die Konfiguration Ihrer Leiterplatten beeinflusst die Integrität der Signale.

Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Die physikalischen Eigenschaften der Leiterplatten, über die wir hier sprechen, können das PCB-Layout, Verbindungen, Verpackung, Schichten usw. umfassen.

Außerdem die Art der Probleme, die betroffen sind Signalintegrität in Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten sind:

  • Verzögerungen
  • Übersprechen
  • Reflexionen
  • Dämpfung
  • Emissionen

All diese Faktoren werden Ihnen in der Welt des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs begegnen.

Bezeichnenderweise sind es all diese Umstände, die das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design zu einem einzigartigen Unterfangen machen.

Tatsächlich würden Sie leicht erkennen, dass ein Standard-PCB-Design keine Berücksichtigung solch kleiner Probleme beinhaltet, sondern sich ausschließlich um die Platzierung und das Routing von Komponenten dreht.

Der Unterschied ist ziemlich offensichtlich, wenn es um ein Hochgeschwindigkeits-PCB-Design geht.

Sie werden all Ihre Energie und Ressourcen darauf verwenden, eine genaue Analyse zu erstellen von:

  • Richtiger Ort der Spuren
  • Breite der Spuren
  • Nähe zu anderen Signalen
  • Arten von Teilen bilden sie eine vollständige Verbindung

Das Endergebnis für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design ist nun die vollständige Einbeziehung und Berücksichtigung der Probleme der Signalintegrität.

Das Besondere an Hochgeschwindigkeits-PCBs ist, dass sie alle Signale entlang der Kupferleiterbahnen zu einem vorher festgelegten Ziel übertragen müssen.

Hochgeschwindigkeits-PCB-DesignHochgeschwindigkeits-PCB-Design – Foto mit freundlicher Genehmigung von Autodesk

Natürlich könnten die Signale ein analoges Signal oder ein digitales Signal sein.

Digitales Signal vs. analoges Signal

Analoges Signal gegen digitales Signal

Kurz gesagt, ich werde die beiden unterscheiden.

A Digitalsignal ist nur auf digitale Systeme beschränkt und hat zwei Arten der Darstellung von Werten, dh Hochpunkt und Tiefpunkt oder Ein und Aus.

Üblicherweise ist ein digitales Signal auch als Taktsignal oder Rechtecksignal bekannt.

Im Gegenteil, ein Analogsignal hat einen unterscheidbaren Bereich sowohl positiver als auch negativer Werte. Dies bedeutet, dass wir analoge Signale basierend auf der Stärke und Frequenz des Signals unterschiedlich beschreiben können.

Was braucht es, um ein Hochgeschwindigkeits-PCB-Design zu erreichen?

Ihr Fokus sollte auf Folgendem liegen:

  • Minimale Geräuschentwicklung an Bord
  • Minimales Übersprechen zwischen Spuren
  • Die Verringerung des Ground-Bounce-Effekts
  • Gleichzeitiges Schaltgeräusch im Betrieb
  • Richtige Terminierung der Signalleitung
  • Impedanzanpassung

Um all dies zu erreichen, müssen Sie sich auf Folgendes konzentrieren:

1) Hochgeschwindigkeits-PCB-Materialtyp

Die Art des Materials für den Aufbau der Leiterplatte spielt immer eine bedeutende Rolle. Insbesondere bestimmt das dielektrische Material die Menge an Rauschen und Nebensprechen, die von den schnell schaltenden E/A-Signalen ausgehen.

Leiterplattenmaterial

PCB-Material

Jedes dielektrische Material hat einen einzigartigen Wert der Dielektrizitätskonstante. Daher hätte jedes PCB-Substrat wiederum eine eindeutige relative Dielektrizitätskonstante.

The Dielektrizitätskonstante ist ein bestimmter Parameter, den jeder PCB-Ingenieur richtig machen muss. Dies liegt daran, dass diese Einstellung die Impedanz einer Übertragungsleitung beeinflusst.

Folglich können sich Signale in Materialien mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante schnell ausbreiten.

Es gibt noch andere Faktoren, die die Signalleistung und die Rauschtrennung beeinflussen; solche Überlegungen sind der Übertragungsleitungseffekt und die Modellierung. Die typischen Übertragungsleitungslayouts sind Microstrip und Stripline.

2) Übersprechen im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Übersprechen ist der störende Umstand, bei dem die Kopplung von Signalen zwischen parallelen Spuren auftritt.

Übersprechen im PCB-Design

Übersprechen im PCB-Design

Sie können das Übersprechen minimieren, indem Sie die Schichten richtig durch die Mikrostreifen- und Streifenleitungslayouts führen und abstecken.

3) Filtern des Leistungsrauschens in Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

In einigen Fällen kann das Netzteil ein niederfrequentes Rauschen erzeugen, normalerweise von 1 kHz und darunter.

Sie können solches Rauschen reduzieren, indem Sie es in dem Abschnitt filtern, in dem die Stromversorgung sowohl mit der Leiterplatte als auch mit jedem Gerät verbunden ist.

Mit all diesen Informationen gehen wir zum nächsten Teil unserer Diskussion über.

Designrichtlinien für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Wenn es um das Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign geht, berücksichtigen Sie die folgenden Schritte:

1. Erstellen Sie einen schematischen Plan für Ihr Hochgeschwindigkeitsdesign

Ein Schaltplan ist normalerweise eine der Phasen, die die meisten Menschen oft vergessen, die jedoch sehr kritisch im Design sind.

Schaltpläne sind eine herkömmliche Methode, um Verbindungstechniken und Probleme auf der Leiterplatte zu kommunizieren. Ohne sie könnten Sie also möglicherweise einen bösen Schock erleben, zusammen mit häufigen Rückschlägen während des Designprozesses.

Und hier kommen die Schaltpläne ins Spiel; Der Plan bietet Ihnen eine geeignete Möglichkeit, ein tragfähiges Hochgeschwindigkeitsdesign zu organisieren und hervorzubringen.

Zu den Parametern und Informationen, die Sie in dieser Phase wahrscheinlich benötigen werden, gehören:

  • Signalgeschwindigkeit
  • Stromversorgung für alle ICs
  • Empfindliche Signale
  • Korrigieren Sie unter anderem die Systemkonfiguration

PCB-SchaltplänePCB-Schaltpläne

Um alle möglichen Informationen auszuschöpfen, die für die Entwicklung eines vollständigen Plans erforderlich sind, müssen Sie mit Ihrem Hersteller zusammenarbeiten.

Auf diese Weise lernen Sie ihre Mindesttoleranzen zusammen mit allen anderen neuen Änderungen kennen.

Auch Bordgeräusche sind ein ziemlich wichtiges Problem, über das Sie in diesem früheren Stadium nachdenken sollten. Daher können Sie gemeinsam mit Ihrem Fertigungspartner eine Strategie zur Reduzierung entwickeln.

Die erste Technik, die Sie verwenden könnten, um das Rauschen zu verringern, besteht darin, die beiden Routing-Methoden zu verwenden, dh. Microstrip- und Stripline-Spuren.

2.Halten Sie ein aktualisiertes Dokument für Ihren Board Stackup

Mit einem korrekten Plan müssen Sie als Nächstes alle Informationen zum Schichtaufbau für Ihre Anwendung im Auge behalten.

Die Einbeziehung eines Herstellers in diese Phase ist unerlässlich, da das Dokument umfassend genug sein muss, um Informationen über Folgendes aufzunehmen:

  • Komponenten
  • Baugruppen
  • Spezifische und Detailaspekte für die Designregeln
  • Notwendige Materialien für die Herstellung.

Da Materialien bei diesem Verfahren sehr kritisch sind, lohnt es sich, einige der Materialien zu identifizieren und darauf hinzuweisen, auf die Sie wahrscheinlich stoßen werden.

Dazu gehören:

FR4 PCB-MaterialFR4 Leiterplattenmaterial

  • FR-4. Elektroingenieure empfehlen diesen Typ dringend für Anwendungen, die Taktraten von weniger als 5 Gbit/s erfordern. In diesem Zusammenhang wird es immer als Material mit niedriger Geschwindigkeit eingestuft.
  • FR-4 hat zwei signifikante Vorteile, dh es bringt die Fähigkeit mit sich, die Impedanz zu steuern, und ist außerdem kostengünstig.
  • Nelco, SI oder Megatron. Jeder kann problemlos eine Geschwindigkeit von 5 – 25 Gbps Taktrate erreichen.
  • Rogers – falls Ihre Anwendung eine außergewöhnlich hohe Geschwindigkeit erfordert, dann passt das Rogers-Material perfekt zu Ihren Anforderungen. Dieser Typ zeichnet eine Ultra-Geschwindigkeit von bis zu 56 Gbit/s auf. Es ist somit offensichtlich, dass es sich um ein Hochfrequenzmaterial mit einer angemessenen Impedanz handelt, abgesehen davon, dass es in der Lage ist, hohen Temperaturen standzuhalten.

Die einzige Einschränkung dieser Materialform sind die hohen Produktionskosten.

Abgesehen von den beteiligten Materialien müssen Sie auch einige der Stapeltechniken mit wenigen Schichten verstehen.

  • Als erstes müssen Sie sicherstellen, dass Sie die Signalebene neben einer ebenen Ebene platzieren. Dadurch hätten Ihre Signale einen gültigen Rückweg.
  • Leiten Sie alle Hochgeschwindigkeitssignale auf die inneren Lagen der Platine, insbesondere zwischen den Ebenen, und schaffen Sie so eine Abschirmzone gegen potenzielle Strahlung.
  • Sie können mehrere Masseebenen in Ihrem Schichtaufbau verwenden.

3. Grundrissplanung und Organisation

Dieses Verfahren beinhaltet lediglich die Details zur effektiven Organisation Ihres Boards. Zu den wichtigen Entscheidungen, die Sie hier erwarten, gehört die Festlegung der genauen Punkte für die Platzierung aller Ihrer Teilschaltkreise innerhalb der Oberfläche des größeren Designs.

Eine solche Organisation ist während der Entwurfsphase ziemlich offensichtlich, in der Sie den digitalen Teil vom analogen Teil trennen müssen. Darüber hinaus ist es entscheidend, auch den Leistungsbereich von den digitalen und analogen Bereichen zu trennen.

4. Verwenden Sie die Boden- und Antriebsebenen angemessen

Sie müssen zunächst sicherstellen, dass die Masseebene vollständig ist, dh, teilen Sie Ihre Masseebene niemals mit einem gerouteten Signal.

Das Erstellen einer Spaltung in der Ebene führt nur zum Ausbruch weiterer Probleme wie elektromagnetischer Induktion und Problemen beim Signaltiming.

Die geeignete Methode zum Aufteilen einer Masseebene besteht darin, sicherzustellen, dass Sie neben der Signalspur einen 0-Ohm-Widerstand hinzufügen.

5. Verringern Sie optimal die Größe Ihrer Flächenmuster

Elektroingenieure empfehlen, ein reduziertes Übermaß für alle Pads bei 0 - 5 % des Anteils der Bauteilpins wegzulassen.

Im Gegensatz zu den Standard-Leiterplatten, die 30 % vorsehen, hat der geringe Abstand bei den High-Speed-Leiterplatten gute Gründe.

Erstens erhöht es die mechanische Unterstützung dramatisch.

Zweitens verringert es effektiv unnötige Kapazität. Schließlich erhöhen Sie durch die Begrenzung des Platzes für Ihre Pads wiederum den Abstand für Ihre Differenzialpaare, Durchkontaktierungen und ICs.

6. Leiten Sie Ihre Signale weiter

Die bei diesen Konstruktionen typische hochfrequente Abstrahlung führt immer zu elektromagnetischer Abstrahlung und damit potentiell zu Signalstörungen.

Um solche Probleme zu beseitigen und die Vorteile der Abschirmung für Ihr Signal zu erhöhen, können Sie Folgendes tun.

  • Halten Sie lange parallele Signale auf Ihrer Leiterplatte auf einem optimalen Minimum.
  • Halten Sie einen maximalen Abstand zwischen den Signalspuren ein. Sie können Signale optional auf einem separaten Layer routen, wenn sie verrauscht sind.
  • Verlegen Sie die Signale orthogonal, insbesondere wenn Sie mit unterschiedlichen Layern arbeiten.

7.Legen Sie einen Stromrückweg zur Seite

Es ist zwingend erforderlich, dass die Signale in Hochgeschwindigkeitsdesigns nach der Übertragung einen Rückweg benötigen. Der Weg muss auch von der geringsten Impedanz sein.

Um also einen reibungslosen Übergang der Signale zu gewährleisten, müssen Sie Durchkontaktierungen verwenden. Die Vias müssen nicht gewöhnlich, sondern auch außergewöhnlich sein. Sie müssen sicherstellen, dass sie gekoppelt sind und eine passende Impedanz haben.

8.Wenden Sie die 3W-Regel an

Die 3W-Regel hilft Ihnen bei der Bestimmung des Trennungsbetrags, den Sie benötigen, um den Spuren den Kopplungseffekt zu verringern.

Die 3W-Regel besagt, dass der Abstand zwischen den Spuren dreimal so breit sein muss wie der einer einzelnen Spur, wenn man sie von Mitte zu Mitte misst.

Bei der Trennung sind Ihnen nie Grenzen gesetzt; Tatsächlich können Sie es in einer Situation, in der Sie ein hohes Maß an Kopplung oder Übersprechen erleben, von den angegebenen drei auf bis zu zehn Mal verlängern.

9.Wenden Sie die 20-Stunden-Regel an

Ihre potenziellen Probleme enden nicht bei Kopplung und Übersprechen, sondern bei der Ebenenkopplung, dh. Der Kopplungseffekt tritt wahrscheinlich zwischen den Leistungs- und Masseebenen im Layout auf.

Randbildung ist der mögliche Effekt einer solchen Kopplung.

Eine Möglichkeit, solche Komplikationen zu vermeiden, ist die Anwendung der 20-H-Regel. Die Regel besagt, dass Sie Ihre Leistungsebene 20-mal kleiner machen müssen als die dielektrische Dicke zwischen den benachbarten Leistungs- und Masseebenen.

10.Allgemeines Routing

Die letzten Optimierungen, die Sie vornehmen müssen, sind die Routing-Verfahren. Es gibt viele Techniken für das Routing, und deshalb sollten Sie mit einem Experten zusammenarbeiten.

Schauen wir uns jedoch einige gängige an.

  • 90 Grad – Vermeiden Sie rechtwinklige Biegungen in den Leiterbahnen, da dies zu Reflexionen des Signals führen kann.
  • Differentialpaare – Damit Sie das elektromagnetische Feld vollständig eliminieren können, stellen Sie sicher, dass die Signale in Ihren Differentialpaaren die gleiche Länge und den gleichen Abstand haben.
  • Übertragungsleitungen – hier können Sie die Mikrostreifen- und Streifenleitungsspuren beim Entwerfen der Übertragungsleitungen verwenden.

Dies sind ein paar Tipps zum Entwerfen Ihrer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte.

Materialüberlegungen für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Sie werden mir zweifellos zustimmen, dass es unabhängig davon, an welcher Art von Leiterplatte Sie arbeiten, mit der richtigen Ausrüstung und dem richtigen Material zu beginnen, ein Plus in die richtige Richtung ist.

Bei der Auswahl des Leiterplattenmaterials spielen eine Reihe von Faktoren eine Rolle, z. B. Preis, Materialeigenschaften, Dicke des Laminatmaterials, Materialalternativen usw.

 Eigenschaften von Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenmaterial

Einige der hoch angesehenen Eigenschaften sind:

  • Verlustfaktor
  • Signalabfall
  • Dielektrizitätskonstante
  • Kontrollierte Impedanz

Wir werden sie kurz analysieren, um den Sinn zu verstehen.

i.Verlustfaktor / Verlustziel

Der Verlustfaktor bezieht sich auf den Grad der Tendenz des dielektrischen Materials, Energie von der Wellenform aufzunehmen, die durch das Material hindurchgeht.

Daher haben PCB-Materialien einen niedrigen oder hohen Verlustfaktor. Die DF-Werte sind wichtig, wenn Sie die Anzahl der Verluste untersuchen, die die Hochgeschwindigkeitsschaltungen aufweisen, aus denen Sie sie herstellen.

Das bedeutet also, dass Hochgeschwindigkeitsschaltungen aus PCB-Material mit niedrigen Df-Werten weniger Verluste emittieren. Diese Art von Defiziten umfasst Leiterverluste und dielektrische Verluste.

Verlustfaktor

Verlustfaktor – Foto mit freundlicher Genehmigung: Intel

Auf der anderen Seite des Spektrums führen Materialien mit hohen Df-Werten in der Folge zur Herstellung von Leiterplatten mit hohen Verlusten.

Trotz der erheblichen Verringerung der Verluste beim Arbeiten mit PCB-Materialien mit niedrigen Df-Werten sind solche verwandten Schaltungsmaterialien im Vergleich zu ihren Gegenstücken mit hohen Df-Werten relativ kostspielig.

Nun, das ist ein sehr herausforderndes Szenario, das Checks and Balances erfordert. Kein Wunder, dass die meisten Ingenieure zwischen Kosten und Leistung stecken bleiben.

ii.Signal eDcay

Der Signalabfall, auch bekannt als exponentieller Abfall, bezieht sich auf die Abnahme der Signalstärke über einen bestimmten Zeitraum und hängt von der Art des Signals, der Form und der Frequenz ab.

Verfall der Signalübertragung

Verfall der Signalübertragung – Foto mit freundlicher Genehmigung: University of Minnesota

Bei der Auswahl eines Materials mit ausreichendem Signalabfall sollte Ihr Fokus auf der Zeitkonstante liegen, da ein Material mit einer höheren relativen Zeitkonstante länger für einen Abfall der Signalstärke benötigen würde.

iii.Dielektrizitätskonstante (Dk)

Die Dielektrizitätskonstante des Materials beeinflusst erheblich die Impedanz der darauf hergestellten Schaltungen.

Der Dk des Materials ist immer empfindlich und ändert sich daher schnell unter dem Einfluss von Frequenz, Temperatur und anderen Gründen.

Die entsprechenden Auswirkungen wirken sich somit nachteilig auf die Leistung der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten aus, da sie die Impedanz von Übertragungsleitungen verändern, was wiederum die Signalintegrität beeinträchtigt.

Dielektrizitätskonstante in PCB

Dielektrizitätskonstante in PCB

Was sind also die empfohlenen Dk-Werte?

Wählen Sie das Leiterplattenmaterial mit den Dk-Werten, die niedrig und gleichermaßen frequenz- und temperaturstabil sind.

iv.Kontrollierte Impedanz

Ihr Design sollte darauf abzielen, eine konsistente Impedanz über den gesamten Signalpfad aufrechtzuerhalten und eine einheitliche Impedanz für differenzielle Paare zu haben.

Um also die Auswirkungen der Signalintegritätsprobleme zu regulieren, verwenden Sie die charakteristische Impedanz (Z0), um äußere Eigenschaften wie Dielektrizitätskonstante, Leiterbahnbreiten und Schichtdicken zu ermitteln.

Nun kommen wir zum zentralen Teil unseres Segments.

Materialauswahl für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Wir wissen bereits, dass PCB-Materialien in verschiedenen Formen, aber mit unterschiedlichen Leistungsniveaus erhältlich sind. Wie wir bereits erwähnt haben, liegt die eigentliche Herausforderung darin, Kosten oder Leistung zu priorisieren.

Aber da wir wissen, dass die Leistung des Materials von einigen Parametern abhängt und vor allem von der Dielektrizitätskonstante.

Bevor Sie Ihr bevorzugtes Material auswählen, bestimmen Sie daher die Dunkelheit und Z0 für die von Ihnen entworfenen Übertragungsleitungen. Um Ihre Last zu vereinfachen, verwenden Sie eine PCB-Designsoftware, ein Dk-Diagramm oder einen Impedanzrechner.

Wenn Sie jetzt fertig sind, befolgen Sie diese Richtlinie.

  1. Wählen Sie zunächst ein geeignetes Hochfrequenz-Leiterplattenmaterial aus. Achten Sie auf die Kerne, Prepregs und Substratmaterialien.
  2. Geben Sie die Eigenschaften des Plattenmaterials an. Oft würden Ingenieure Größen, Dicke und Dielektrizitätskonstanten berücksichtigen, wenn sie ein bestimmtes PCB-Material spezifizieren. Ein Hochgeschwindigkeits-Schaltungsdesign würde Kanäle mit eng angepasster Phase oder Amplitude erfordern, ohne enge Leistungstoleranzen zu verschonen.

Da Sie ursprünglich Ihre Dk und Z0 berechnet haben, verwenden Sie diese Werte, um die geeignete Dicke und das Kupfergewicht für Ihre Leiterplatte auszuwählen.

Mit den Materialien folgt das Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenlayout. Trotzdem werden Sie während des Layouts wahrscheinlich Probleme haben.

Wie gehen Sie mit den Fehlern um?

Das ist als nächstes.

Fehlerquellen im Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die zu Fehlern beitragen können, die beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout auftreten können.

Einige dieser Fehler können unter anderem Onboard-Rauschen und elektromagnetische Interferenzen umfassen.

PCB-Design

PCB-Design

Deshalb müssen Sie bei der Durchführung solcher Verfahren vorsichtig sein.

Sehen wir uns einige der Hauptursachen für Fehler beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout an.

·Elektromagnetische Interferenz (EMI) und elektromagnetische Verträglichkeit

Elektromagnetische Strahlung entsteht durch Hochfrequenzrauschen und verursacht anschließend Störungen während des Betriebs der Leiterplatte.

Elektromagnetische Interferenz

Elektromagnetische Interferenz – Foto mit freundlicher Genehmigung: Electromagnetic Compatibility Lab

An anderer Stelle ist die elektromagnetische Verträglichkeit die Konstruktionstechnik, die darauf abzielt, die Schwere der von einem Gerät emittierten elektromagnetischen Interferenz zu verringern.

Es ist zweifelhaft unmöglich, ein Gerät für elektromagnetische Strahlung mit einem Nullwert zu erreichen. Daher sollte es Ihr Ziel als Ingenieur sein, die elektromagnetischen Störungen und die Nachhaltigkeit auf ein erträgliches Maß zu reduzieren.

Beziehen Sie sich immer auf die FCC- und CISPR-Standards für die akzeptablen EMI-Pegel für jedes Gerät.

·Übersprechen

Übersprechen tritt immer dann auf, wenn zwei oder mehr benachbarte Leiterbahnen auf eine solche Weise koppeln, dass sie den Betrieb voneinander beeinflussen, was zur Erzeugung von Rauschen führt.

Die Leiterbahnen weit genug zu trennen, ist die einfachste Art, das Übersprechen zu begrenzen. Sie können auch Motorflugzeuge verwenden.

·Uhrsignale

Taktsignale haben die Tendenz, eine nominelle Taktfrequenz und harmonische Frequenzen über den Taktfrequenzen zu bilden. Daher müssen Sie die EMI bei der Taktfrequenz und die Oberschwingungen höher als die nominale Taktfrequenz berücksichtigen.

·Übertragungsleitungen

Wenn die PCB bei höheren Frequenzen arbeitet, entwickeln sich die mit der Übertragungsleitung verbundenen Effekte schnell auf der Platine.

Die Kontrolle der Impedanz einer Übertragungsleitung auf PCB-Ebene sollte nicht so stressig sein. Sie können entweder einen Mikrostreifen oder eine Streifenleitung verwenden.

Eine Leiterbahn, die auf die äußere Schicht der Leiterplatte mit einer Ebene darunter geführt wird, ist der Mikrostreifen, während eine Streifenleitung eine Leiterbahn ist, die auf der inneren Schicht der Leiterplatte zwischen zwei Niederspannungsebenen eine Streifenleitung bildet.

· Differenzsignale

Differenzsignale tragen enorm dazu bei, das Rauschen in einem Kommunikationspfad zu reduzieren. Außerdem haben die Differenzsignale die gleiche Größe und ein entgegengesetztes Potential. Trotzdem werden differenzielle Signale nicht stark durch Übersprechen oder emittiertes Rauschen beeinträchtigt.

·Rückstrom- und Schleifenabschnitte

Hochgeschwindigkeits-Layoutdesigns erfordern oft die Zuweisung eines gültigen Rückwegs für ein Signal. Der Rückweg variiert jedoch im Vergleich zur Quelle Ihrer Spannung. Bei einem Gleichstromkreis ist Ihr Rückweg beispielsweise der mit dem geringstmöglichen Widerstand.

Anderswo ist für ein Wechselstromsignal der Weg der mit der geringsten Impedanz. Der Unterschied im Rückweg kann immer dann ein potenzielles Problem darstellen, wenn die Signalspur die Masseebene durchbricht.

Außerdem kommt es in einem solchen Fall zu einer Schleifenbildung. Leider müssen Sie jede Schleife vermeiden, da sie aus EMI-Strahlern bestehen kann, was wiederum die elektromagnetische Verträglichkeit des Designs beeinträchtigt.

Das sind also idealerweise die Fehlerquellen in der Highspeed-Leiterplatte. Mit diesen Informationen können wir fortfahren, einige der herkömmlichen PCB-Layouttechniken zu diskutieren.

Lassen Sie uns gemeinsam weitermachen.

Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouttechniken

Dieser Teil des Leitfadens behandelt einige der kritischen Aspekte, die Sie beim Layouten immer im Auge behalten müssen.

Dieser umfangreiche Abschnitt soll Sie in die Lage versetzen, zusätzliche Maßnahmen vermeiden zu können, die die Praktikabilität Ihres Entwurfs beeinträchtigen könnten.

Die Layout-Techniken, die wir besprechen werden, sind wie folgt:

PCB-Layout

PCB-Layout

Arbeiten mit der Stromdichte

Die Stromdichte ist die Stärke des Stroms, der über einen Leiter fließt. Die Diskussion um die Stromkonzentration muss sich auch um die Rückströme drehen.

Ja, Stromfluss zu einem bestimmten Punkt muss auch einen anderen Rückweg haben.

Beim Entwurf Ihrer Schaltung sollte der Rückstrom direkt unter der Signalspur liegen, von der er kam. Auf diese Weise hat der Pfad die geringste Impedanz.

Außerdem müssen Sie unter derselben Signalspur einen weiteren soliden Rückweg zuweisen, um eine einheitliche Natur der Stromdichte aufrechtzuerhalten.

Hochfrequenz-Eingangsstrompfad

Dem Durchgang sollte stets ein hochfrequenter Strompfad mit minimaler Impedanz folgen. Platzieren Sie außerdem für Ihr Layout den Empfängerteil so nah wie möglich an der Eingangssektion.

Eine solche Verbindung schafft eine sehr minimale Schleifenfläche, wodurch die Verzögerungen im Signalweg erheblich reduziert werden.

Das Schöne an dieser Methode ist: Sie schafft den Bezugsmassepunkt für andere rückwirkungsfreie Schaltungen. Darüber hinaus gibt es Ihnen die Freiheit, sich an strenge Streifenleitungstechniken halten zu müssen.

Hochfrequenz-Ausgangsstrompfad

Analog zum Eingangsstromfluss muss auch der Ausgangsstrompfad einen Rückpfad haben. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Rückstrom für den Ausgangsstrompfad über die Bypass-Kondensatoren fließen muss und in die Stromversorgungsleitungen zurückfließt.

Platzieren Sie daher die Kondensatoren in der Nähe der Stromversorgungsstifte des Treibers und der Ausgangsspur.

Hochfrequenz-Ausgangsstrompfad

Sie können dies erreichen, indem Sie den Stromflussbereich so weit wie möglich minimieren. Der einfachere Weg, dies zu tun, besteht darin, den Stecker und den Treiber in unmittelbarer Nähe zu platzieren.

Hochfrequenz-Ausgangsstrompfaddifferential von einem Volldifferenzverstärker

Hier müssen Sie den Schlaufenbereich speziell auf der Fahrerseite verkleinern. Sie können auch den einzelnen Kondensator verwenden, der sich zwischen den gegenüberliegenden Verstärkerversorgungen befindet.

Beachten Sie, dass eine bekannte Funktion eines Volldifferenzverstärkers in der Ansteuerung des ADC liegt. Halten Sie während dieses Vorgangs den Stromflusspfad um den Verstärker und den ADC ausreichend symmetrisch.

Hinzufügen von Bypass-Kondensatoren zur Erde

Eine solche Technik ermöglicht den Gleichtakt-Rückströmen einen Durchgang zurück zum Sender, um die Schleife zu vervollständigen. Außerdem darf er den differentiellen Stromfluss nicht stören.

Routing von differentiellen Spuren

Sie müssen die differentiellen Spuren nebeneinander führen. Daher behält es die Rauscheinfügung als Gleichtaktsignal bei, das in das Differentialsystem gedämpft wird. Außerdem können Sie alle Differenzleitungen um die Hindernisse herum verlegen, aber Sie sollten sie nicht um jeden Preis trennen.

Halten Sie schließlich die Leiterbahnlängen gleich, um die Verzögerungen gleich zu halten.

Das sind einige hilfreiche Layout-Techniken. Ich bestreite jedoch nicht, dass es noch mehr davon gibt; es entspricht nur nicht dem Umfang dieses Leitfadens.

Lesen Sie weiter, um die notwendigen Verfahren im PCB-Design zu verstehen.

Schritt für Schritt im Hochgeschwindigkeits-PCB-Designprozess

Viele Verfahren informieren gut über den Erfolg eines Hochgeschwindigkeits-PCB-Designprozesses.

Lassen Sie uns direkt in das Verfahren einsteigen.

I. Designanforderungen für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten festlegen

Der erste Schritt, an den Sie nun denken müssen, besteht darin, die richtigen Leiterplattenanforderungen zu definieren, indem Sie die Komponenten berücksichtigen, die Sie für die Platzierung auf der Leiterplatte beschaffen.

Mehrere Faktoren wirken sich potenziell auf die Leistung elektronischer Schaltungen aus, insbesondere die Hochgeschwindigkeits-PCB und interessanterweise die Unfähigkeit, die Platinenanforderungen genau zu definieren, stehen ganz oben auf der Liste.

Um die Anforderungen zu definieren, müssen also die Platinenabmessungen und die Positionen der Befestigungslöcher speziell auf Ihren Prototyp abgestimmt werden. Auch Geräusch- und Abschirmungsanforderungen müssen Sie berücksichtigen und intensiv planen.

Darüber hinaus wäre es vernünftig, sich für die Art der Komponentenmontagetechnologie zu entscheiden, die Sie wahrscheinlich anwenden werden.

Ist es SMT, THT oder irgendetwas anderes?

Es läuft dann darauf hinaus, dass Sie zu diesem früheren Zeitpunkt die richtige Leiterbahnbreite zusammen mit dem Leiterbahnabstand angeben.

Dies dient dazu, einige mögliche PCB-Layoutfehler wie kapazitive, elektromagnetische und induktive Störungen zu vermeiden.

Diese Fehler werden, wenn sie nicht gut geplant sind, wahrscheinlich später im Design auftauchen.

Definieren Sie schließlich die Durchkontaktierungen, die Anzahl der Masseebenen und legen Sie die Routing-Layer entsprechend fest. Indem Sie all dies tun, verbessern Sie die nächsten Phasen des Designs.

II.Wählen Sie die Hochgeschwindigkeits-PCB-Designsoftware

Für die genaue Entwicklung von Elektronik wie Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten müssen Sie die Modalitäten von Leiterplatten verstehen, einschließlich der Verwendung von Computer-Aided-Design-Software (CAD).

Denken Sie daran, dass alle von Ihnen hergestellten Platinen den Vorschriften der Electric Membership Corporation (EMC) entsprechen sollten.

PCB-Design-Software-SchnittstellePCB-Design-Software-Schnittstelle

Lassen Sie uns damit nun die verschiedene Software unterstreichen. Nachdem Sie die gesamte Software durchgesehen haben, werden Sie sicher die perfekte Lösung für Ihr Projekt finden.

Beachten Sie jedoch, dass es sich bei diesen Designsoftwares um mehrere handelt und wir sie daher in diesem Handbuch nicht alle erschöpfen können. Allein die Software verdient eine umfassende Diskussion in einem ganzen Buch.

Wir werden einige analysieren.

·PADS

STÜTZTELLER ist wohl eine der günstigsten PCB-Design-Software. Das Tool würde für unabhängige Elektroingenieure geeignet sein.

Darüber hinaus ist es in kleinen und mittleren Organisationen oder Unternehmen beliebt, die nicht zu viel Lieferdruck haben.

Neben den geringen Kosten ist es auch einfach zu bedienen, für Anfänger geeignet und produziert im Vergleich zu anderen kostengünstigen Designs qualitativ hochwertige Designs.

Die meisten Ingenieure raten jedoch von der Verwendung von PADS für anspruchsvollere Multilayer-Leiterplatten ab.

· Allegro Kadenz

Allegro Cadence hingegen hat eine breite Palette von Funktionen; Es umfasst mehrere PCB-Design-Dienstprogramme. Die Software funktioniert problemlos auf Maschinen mit bis zu 512 MB RAM und niedrigem Arbeitsspeicher. Sie könnten es also sogar auf einem Computer mit einem Kern verwenden.

Die Vorteile der Software sind: sie ist ideal für; leistungsschwache Hardware, komplexe Projekte und große Organisationen.

Das einzige Manko liegt in der Komplexität der Benutzeroberfläche.

·OderCAD

The Oder CAD-Software ist in drei Versionen erhältlich, dh. Kostenloser, Standard- und professioneller Modus. Die kostenlose Version bietet Ihnen nur die notwendigen Fähigkeiten und Funktionen. Während die Standardversion über eine vollständige Funktionalität verfügt, können Sie im Expertenmodus sehr komplexe Leiterplatten effizient entwerfen.

Die Software hat eine benutzerfreundliche Oberfläche und ist einfach zu bedienen. Es genügt jedoch nicht den Anforderungen großer Unternehmen und komplexer Projekte.

·Altium Designer

Die meisten Ingenieure schätzen die Altium Design-Software da es effizient und einfach zu bedienen ist und den Anforderungen eines professionellen Upfront-Projekts gerecht wird.

Vor allem funktioniert es auf ein- oder zweilagigen Platinen und ist in der Lage, eine schnelle Digitalisierung zu erreichen.

Leider kann es mühsam sein, wenn Sie auf einer mehrschichtigen Platine arbeiten.

Andere bemerkenswerte Hochgeschwindigkeits-PCB-Designsoftware umfasst:

III.Design von Hochgeschwindigkeits-PCB-Schaltplänen

Ein gutes Layout würde wohl mit einem guten Schaltplan beginnen. Deshalb haben Sie allen Grund, beim Zeichnen eines Schaltplans äußerst eifrig und vorsichtig zu sein. Sie müssen sich über Ihre Signalpfade in der Schaltung Gedanken machen.

Denken Sie daran, dass ein Schaltplan einen natürlichen und stetigen Fluss von der linken Seite nach rechts haben sollte. Auf diese Weise; Es wird dasselbe auf das eigentliche Board übertragen.

Es wäre perfekt und würde das Entwerfen vereinfachen, wenn Sie alle nützlichen Detailinformationen in den Schaltplan integrieren könnten.

Welche Art von Informationen sollten Sie daher in die Schaltpläne aufnehmen? Referenzbezeichner, Verlustleistungen, Toleranzen, Wellenformen und Leiterbahnlängen sind einige der unverzichtbaren Informationen.

Falls Sie sich darauf freuen, einen Superschaltplan zu liefern, werden Sie die folgenden zusätzlichen Informationen zu schätzen wissen: Abstimmungsinformationen, thermische Informationen, Leitungen mit kontrollierter Impedanz, Notizen, Wertebereiche der Komponenten, Beschreibungen des Betriebs der Schaltung usw.

IV. Führen Sie Simulationen auf Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten für die Signal- und Leistungsanalyse durch

Um eine voll funktionsfähige Leiterplatte zu erhalten und die Zeitanforderungen Ihrer Projekte zu erfüllen, hilft das Erkennen, Analysieren und Lösen von Signalintegritätsproblemen während der Designphase.

Wenn Sie die Probleme früher entdecken und beheben, senken Sie die endgültigen Produktionskosten.

Mit Hilfe der von Ihnen ausgewählten Designsoftware sollten Sie analoge Simulationen, Signalintegritätsanalysen, thermische Analysen und Design for Manufacturing (DFM)-Analysen durchführen.

Die analoge Simulation deckt alle platinenbezogenen Probleme und Designausbeuten ab. Mit der Signalintegritätsanalyse vermeiden Sie unnötige Konfigurationsfehler und nicht routingfähige Einschränkungen.

An anderer Stelle hilft Ihnen die thermische Analyse bei der Analyse aller platinenbezogenen thermischen Probleme wie Überhitzung von Platinen und Komponenten in früheren Designphasen.

Schließlich ist auch die DFM-Analyse von Bedeutung, obwohl sie in dieser Phase optional ist.

Es reduziert die produktionsbezogenen Probleme, begrenzt die Anzahl der Überarbeitungen in jedem Design und spart schließlich Zeit für Ihren Veröffentlichungsplan

 V.Hochgeschwindigkeits-PCB im erforderlichen Dateiformat speichern

Das Speichern von Daten ist eines der Dinge, die die meisten Menschen oft falsch machen, ohne die drohende Gefahr zu kennen, der sie ihre Projekte aussetzen.

Was Sie tun müssen, ist ein geeignetes Archiv zu verwalten, da es für die Sicherung und Organisation Ihrer Konstruktionsdaten unerlässlich ist und dadurch die Produktivität Ihres Projekts erhöht.

Auch hier müssen Sie nicht nur Daten im Tresor speichern. Sie sollten Archive in Ihrem Tresor erstellen, indizieren und wiederherstellen.

Auf diese Weise können Sie schnell nach beliebigen Inhalten im Tresor suchen und Upgrades wie Kommentare hinzufügen. Dies könnte bei der Unterscheidung verschiedener Versionen sowie beim Vergleich von Schaltplan- und Layoutdateien helfen.

Darüber hinaus erspart Ihnen die Verwaltung eines effizienten Tresors den Stress, Konstruktionsdaten zu verlieren.

Sie bewahren Ihre Schaltplan- und Layoutdateidaten für einen ziemlich langen Zeitraum auf und verwenden sie vielleicht für Ihre zukünftigen Projekte.

Wie hilft Ihnen die Designsoftware beim Datensparen?

Nehmen Sie zum Beispiel PADS, KiCard oder Altium, alle speichern die Designinformationen in einem sicheren Tresor auf Ihrem PC oder Netzwerk.

Nicht nur das, sondern sie fügen auch interaktive Tools zum Modifizieren und Verbessern von Design-Reviews hinzu. Was ist mehr?

Sie können einfach mehrere Sicherungskopien Ihrer Konstruktionsdaten erstellen, um sie später für anstehende Analysen und Änderungen einfach abzurufen.

Wenn es schließlich darum geht, Ihre Dateien für Ihren Lohnfertiger zu generieren, müssen Sie sich keine Sorgen machen. Die meisten von ihnen bevorzugen Gerber-Dateien, während andere CAD-Dateiformate ausreichen.

VI.Design für die Fertigung durchführen (DFM)

Die DFM-Analyse ist ein weiterer Schritt, den Sie unternehmen können, um Probleme in Ihren Konstruktionsprojekten zu identifizieren, zu analysieren und zu lösen.

Die Verwendung von DFM-Software ermöglicht es Ihnen, Fehler zu erkennen, die möglicherweise schwer zu erkennen, aber in den gleichen Maßen verheerend sind.

Einige dieser Probleme, die unentdeckt bleiben können, sind unter anderem verhungerte Thermik, Säurefallen, Silber, unzureichender ringförmiger Ring.

Neben der Fehleridentifikation zielt das DFM darauf ab, die allgemeinen Produktionskosten durch die Anwendung festgelegter Standards zu minimieren.

Zykluszeit für die Entwicklung von Produkten.

  • Um die Bedeutung des DFM zu ergänzen, sollten Sie festgelegte Regeln befolgen. Zu den Regeln gehören: Begrenzung der Anzahl der Teile in einem Design
  • Verwendung von Standardkomponenten
  • Leichtigkeit der Herstellung.
  • Verwenden Sie mehr multifunktionale Komponenten.
  • Machen Sie das Beste aus der Akzeptanz der Komponentenplatzierung.
  • Reduzieren Sie die Positionierung und Handhabung.
  • Designmodule zur Einbindung in mehrere Produkte.
  • Entwickeln Sie immer ein modulares Design.

VII. Leiten Sie das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design für die Fertigung weiter

Wie Sie sehen können, ist die Designaufgabe etwas kompliziert und beinhaltet einige Kleinigkeiten.

Wenn Sie alle anderen Probleme bereits erledigt haben, kommen Sie schließlich zum letzten Schritt, wo Sie mit einem anderen Team (Fabrikationsteam) zusammenarbeiten müssen.

Aber welche Art von Team sollte man haben? Arbeiten Sie mit einem professionellen, kompetenten, zuverlässigen und unterstützenden Hersteller zusammen, der Ihre Designarbeit überschaubarer und produktiver macht.

Hochgeschwindigkeits-PCB-Fertigungsprozess

Erinnern Sie sich, bevor wir mit dem Bau der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte beginnen, an die Typen von Leiterplatten, die wir zuvor erwähnt haben? Dh. Einseitig, doppelseitig und mehrlagig?

Nun ist das folgende Verfahren für jede Leiterplatte geeignet, auf deren Bau Sie sich freuen.

Nachfolgend sind die Schritte aufgeführt, die Sie während der Hochgeschwindigkeit befolgen müssen PCB-Herstellung.

1. Drucken des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs

Ohne es zu erwähnen, wissen Sie bereits, dass Sie zuerst Ihre Leiterplatte entwerfen müssen.

Glücklicherweise haben wir darüber gesprochen, was es braucht, um eine Leiterplatte zu erstellen, einschließlich eines Schaltplans, der zugehörigen Software und natürlich der richtigen Prüfungen. Siehe oben für eine umfassende Abdeckung.

Mit dem Design in der Hand können wir mit dem Druck fortfahren. Ein Plotterdrucker ist das beste Gerät zum Drucken des Plans, da er eine genaue Drucktechnologie verwendet, die eine klare und detaillierte Kopie des PCB-Designs liefert.

Ein Plotterdrucker erzeugt einen Fotonegativfilm der eigentlichen Leiterplatte auf einer Kunststofffolie. Die Folie weist auf den Innenschichten ein Farbsystem auf. Die schwarze Farbe bedeckt die leitfähigen Segmente, dh die Kupferteile der Leiterplatte.

Die anderen Abschnitte der Platine bleiben klar, und in diesem Fall zeigt klare Tinte Bereiche aus nichtleitendem Material.

Abschnitt des PlotterdruckersAbschnitt des Plotterdruckers – Foto mit freundlicher Genehmigung von Robin

Auf der anderen Seite weisen die äußeren Schichten das gegenteilige Muster auf: klare Färbung für Kupfer und schwarze für die Bereiche, in denen Sie das Kupfer endgültig wegätzen. Halten Sie den Film sicher fern von jeglichem Kontakt mit dem externen Objekt.

Der Plotter entwickelt sofort einen Film für jede Schicht der Leiterplatte und den Lötstopplack.

Im Wesentlichen bedeutet dies, dass eine dreilagige Leiterplatte sechs Bleche erhält: drei für die Lagen und die anderen drei für den Lötstopplack. Die Folien müssen alle einheitlich sein, damit sie die Leiterplattenausrichtung abbilden.

Danach stanzen Sie Passlöcher durch alle Filme. Die Löcher halten die Filme vollständig in einer Linie, wie wir später im Prozess sehen werden.

2. Drucken des Kupfers auf Hochgeschwindigkeits-PCB

Drucken Sie das PCB-Design auf ein Laminat und kleben Sie dann das Kupfer auf beiden Seiten des Laminats vor. Bevor Sie fortfahren, müssen Sie verstehen, dass wir in diesem Schritt darauf abzielen, das Kupfer wegzuschneiden, um das Design aus dem Film zu enthüllen.

Kupfer gedruckt auf PCBKupfer gedruckt auf PCB

Danach bedecken Sie die Laminatplatte mit einem Resist. Seien Sie in dieser Phase vorsichtig und vermeiden Sie jeglichen Kontakt mit Staubpartikeln.

Als nächstes richten Sie die Folie und die Platine mit Hilfe der zuvor gestanzten Löcher aus und belichten sie mit UV-Licht.

Das Licht härtet den Resist auf dem Kupfer aus. Die bereits gemalte schwarze Tinte verhindert, dass Licht auf Bereiche fällt, die nicht aushärten sollten, sodass Sie diese Bereiche entfernen.

Als nächstes führen Sie die Platte durch eine Reihe von Waschvorgängen, um eingeschlossenen ungehärteten Fotolack und andere unerwünschte Partikel auf der Oberfläche zu entfernen.

Damit haben Sie jetzt das Produkt mit dem Resist bedeckt, der nur die Kupferbereiche bedeckt, die wir brauchen. Der verbleibende Resist sollte eigentlich nur das Kupfer darstellen, das schließlich in der endgültigen Leiterplatte hervortreten wird.

Schließlich untersucht es die Platine, um sicherzustellen, dass kein Fehler aufgetreten ist, und fährt dann mit dem nächsten Schritt fort.

Hinweis: Dieses Verfahren darf nur für Leiterplatten mit mehr als zwei Lagen gelten.

3.Inspizieren Sie die Lagenausrichtung in der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Reinigen Sie alle Blätter, um sie fertig zu machen. Richten Sie die Außen- und Innenlagen der Leiterplatte mit Hilfe einer Sichtstanze aus.

Verwenden Sie als Nächstes eine andere Maschine, die genau AOI ist, um eine optische Inspektion der Schichten durchzuführen, um sicherzustellen, dass keine Fehler mehr vorhanden sind.

Das Tool vergleicht die geprüfte Leiterplatte mit dem erweiterten Gerber-Design.

Nach Abschluss der Inspektion geht das Board zur nächsten Stufe über.

4.Laminieren Sie die Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenschichten

Das Ziel dieses Schrittes wäre es, die getrennten Schichten zu verbinden. dh Verschmelzen der äußeren Schichten mit dem Substrat. Wir führen diesen Prozess in zwei Teilschritten durch: Layer-up- und Bonding-Schritt.

Beginnen Sie damit, die Prepreg-Schicht auf das Ausrichtungsbecken zu legen, legen Sie dann eine Substratschicht auf das Prepreg, gefolgt von einer weiteren Kupferschicht. Legen Sie weitere Prepreg-Platten auf die Kupferfolie und zuletzt eine Pressplatte.

Stellen Sie sicher, dass die Kupferpressplatte intakt ist.

Wenn Sie fertig sind, übertragen Sie das System auf eine mechanische Presse. Die Maschine drückt und fixiert die Stifte intermittierend nach unten durch den Lagenstapel.

Übertragen Sie den Stapel zu einer Laminierpresse.

Hier wendet die Maschine sowohl Wärme als auch Druck auf die Schichten an. Die Hitze schmilzt das Epoxid vom Prepreg, während der Druck die Schichten verschmilzt.

Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie jetzt die obere Druckplatte und die Stifte von der festsitzenden Platine und lassen Sie sie frei.

5.Bohren und Plattieren von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Es ist Zeit, Löcher in die Stapel zu bohren.

Verwenden Sie jedoch zuerst ein Röntgengerät, um die Bohrstellen herauszufinden. Bohren Sie dann Führungslöcher, und verwenden Sie dann mithilfe des erweiterten Gerber-Designs als Führung eine elektrische Bohrmaschine, um Löcher zu bohren.

Leiterplatte bohren

Leiterplatte bohren

Die Beschichtung erfolgt unmittelbar nach Abschluss des Bohrens und beinhaltet die Verwendung von Chemikalien, um verschiedene Schichten zu verbinden. Reinigen Sie die Platte und tauchen Sie sie in chemische Bäder. Auf der Plattenoberfläche und in den zuvor gebohrten Löchern bildet sich eine dünne Kupferschicht von etwa einem Mikrometer Dicke.

Der gesamte Prozess des Eintauchens, Entfernens und Verarbeitens sollte automatisch erfolgen.

6. Beschichtung und Abbildung der äußeren Schicht der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Tragen Sie den Fotolack auf die äußere Schicht der Platte auf und bebildern Sie sie. Verwenden Sie die richtige Technik zum Plattieren der inneren Schichten im vorherigen Schritt und machen Sie dasselbe mit den äußeren beschichteten Schichten.

Der einzige Unterschied besteht in der Verwendung von Zinn, um das Kupfer von den äußeren Schichten abzudecken.

7. Laserätzen von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Das nicht nützliche Kupfer und das Kupfer unter der linken Resistschicht werden geätzt. Die chemische Lösung hilft bei der Entfernung des überschüssigen Kupfers, während das Zinn das notwendige Kupfer während dieses Vorgangs schützt.

Schließlich haben wir die PCB-Anschlüsse. Anschließend folgt die Lötmaskierung.

8.Lötstopplack auf Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte auftragen

Reinigen Sie die Platten und tragen Sie sie mit einer Epoxid-Lötstopptinte auf. Führen Sie die Platinen durch ein UV-Licht, um Teile der unerwünschten Lötstoppmaske zum Entfernen freizulegen.

Schließlich führen Sie die Platine in einen Ofen, um die Lötstoppmaske zu härten.

9.Siebdruck-Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

Führen Sie nun die Tafel durch Tintenstrahlbeschriftung, um alle notwendigen Informationen auf die Oberfläche zu drucken. Die Leiterplatte durchläuft dann die letzten Stufen.

10. Hochgeschwindigkeits-PCB testen

Führen Sie nach Abschluss aller Schritte die Leiterplatte durch einige Tests an verschiedenen Abschnitten, um ihre Funktionalität gemäß dem ursprünglichen Design zu überprüfen.

Prüflabor für PCB

Prüflabor für PCB

Die beiden Haupttests sind Durchgangs- und Isolationstests. Die Stromkreiskontinuität sucht nach möglichen Unterbrechungen in der Leiterplatte.

Der Isolationstest an anderer Stelle prüft die Isolationswerte der verschiedenen Teile der Leiterplatte, um das Vorhandensein von Fehlern zu bestätigen.

Die Tests bestätigen die Übereinstimmung des Herstellungsprozesses mit dem Design.

Das ist die vollständige Anleitung zur Herstellung der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte.

Fahren wir fort.

Bestückung von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Bevor Sie mit dem Montageprozess beginnen, ist es wichtig, Ihre Produkte zu beschaffen und bereit zu halten. Und das bringt uns zum nächsten Unterabschnitt.

Bereiten Sie eine Stückliste (BOM) für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten vor.

Die Stückliste besteht aus einer Liste der erforderlichen Rohstoffe, Unterkomponenten, Teile, Zwischenbaugruppen, Unterbaugruppen und der jeweiligen Mengen, die Sie für die Herstellung der High-Speed-Leiterplatte benötigen.

Daher würde Ihre Stückliste ungefähr die folgenden Artikel enthalten, dh Elektronik und Verbrauchsmaterialien.

  • Elektronische Bauteile
  • PCB
  • Lötmaterialien
  • Lötflussmittel
  • Lötausrüstung

Mit all den oben genannten Geräten und Materialien können Sie mit der Leiterplattenmontage fortfahren.

GUT

Stückliste – Foto mit freundlicher Genehmigung: PCB Cart

Montieren Sie Komponenten auf Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Wenn alles fertig ist, können Sie mit dem Platzieren von Elementen auf der Oberfläche der Leiterplatte fortfahren. ,

Technisch gesehen können Sie die Komponenten also mithilfe der drei folgenden Techniken platzieren.

·Surface Mount Montagetechnik

The SMT ist ein Prozess für die SMD-Elektronikkomponenten.

SMT gilt sowohl für die ein- als auch für die doppelseitige Montage.

Diese SMD-Bauteile haben weder Beine noch Köpfe. Die Technik umfasst Folgendes.

  • Lötpastendruck
  • Komponentenmontage unter Verwendung einer automatisierten Maschine, die die Teile wie die ICs aufnimmt und sie an den vorprogrammierten Stellen auf der Platine platziert.
  • Reflow-Löten – dabei durchläuft die Platine einen Hochtemperaturofen, der die Lötpaste schmilzt. Es folgt eine Kühlkammer, in der die Lotpaste erstarrt und die Teile fest verklebt.

·Through-Hole-Montagetechnik

The Durchgangslochmontage ist für Teile mit Anschlüssen und hervorstehenden Drähten geeignet, zB Kondensatoren und Spulen. Sie müssen sie zum Löten über die Löcher auf der Platine stecken.

Der Prozess umfasst Wellenlöten und Handlöten.

Wellenlöten ist ziemlich direkt und beinhaltet:

  • Komponenten einfügen.
  • Auftragen von Flussmittel
  • Vorheizen
  • Wellenlöten bei hohen Temperaturen
  • Reinigung
  • Testen

Handlöten hingegen eignet sich für Fertigungseinheiten mit minimalem Arbeitsaufwand/Reparaturen.

·Hochgeschwindigkeits-PCB-Mischmontagetechnik

Bei der gemischten Montagetechnik werden sowohl SMT als auch THT verwendet, um eine andere bestimmte Art von Komponenten wie spezielle Steckverbinder und Kondensatoren zu montieren.
Infolgedessen kombinieren einige Fälschungen beide Techniken auf derselben Leiterplatte.

PCBA, die gemischte Technologien verwendet, sollte nur in den folgenden Situationen erfolgen: einseitige gemischte Bestückung, einseitige SMT und einseitige THT, doppelseitige gemischte Bestückung.

Anwendungen für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Ich bin mir sicher, dass Sie jeden Tag mit Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten zu tun haben. Sie finden sie in mehreren industriellen Umgebungen.

Außerdem sind sie unersetzlich und spielen eine bedeutende Rolle in unserem Leben. Aus diesem Grund streben Elektroingenieure jeden Tag danach, die Mängel, die wir während ihrer Anwendung erfahren, zu verbessern und zu beseitigen.

Einige der Anwendungen und Branchen, die Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten stark nutzen, sind:

KommunikationssystemKommunikationssystem

  • Audio- und Videogeräte
  • GPS-Tracker
  • Beobachtungs Ausrüstung
  • Unterhaltungselektronik wie Mobilgeräte, Desktops, Laptops etc
  • Telekommunikationsindustrie
  • Medizinische Industrie
  • Automobilindustrie
  • Rundfunkanwendungen
  • Sicherheitsanwendungen

Fazit

Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs sind eindeutig nicht kompliziert.

Was Sie sich merken müssen, ist, immer mit einem Schaltplan zu beginnen. Stimmen Sie sich außerdem eng mit Ihrem Schaltungsdesigner und Layouter ab.

Themen, die Sie berücksichtigen müssen, sind: Hochgeschwindigkeits-Designrichtlinien, Layouttechniken, Designprozess und der Herstellungsprozess.

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