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Computerplatine

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Computer-PCB: Der ultimative FAQ-Leitfaden

Computer-PCB-The-Ultimate-FAQs-Guide

Bei den in Computern verwendeten Leiterplatten handelt es sich um komplexe, mehrschichtige HDI-Leiterplatten, die sowohl in Laptops als auch in Desktop-Computern eingesetzt werden.

Computerplatinen dienen als Basis für die meisten internen Computerkomponenten wie Netzwerkschnittstellenkarten, Controllerkarten, Erweiterungskarten und Grafikkarten.

Tauchen wir gleich ein.

Gibt es einen Unterschied zwischen Computer-Motherboard und Computer-PCB?

Nein, ein Computer-Motherboard ist eine der vielen Arten von Computer-Leiterplatten.

Das Motherboard ist die größte Computerplatine, mit der alle anderen Leiterplatten und Geräte verbunden sind und miteinander kommunizieren.

Im Wesentlichen bietet das Motherboard Konnektivität zwischen den Hardwarekomponenten des Computers, wie z Prozessor (CPU)Festplatte, Speicher (RAM), Und Grafikkarte.

Es gibt verschiedene Arten von Motherboards, die für verschiedene Computergrößen und -typen geeignet sind.

Jeder Typ von Computer-Motherboard ist für unterschiedliche Speicher- und Prozessortypen konzipiert.

Allerdings sind sie nicht mit allen Prozessor- und Speichertypen kompatibel.

Dennoch sind Festplatten in der Regel universell und mit den meisten Motherboards kompatibel, unabhängig von der Marke oder dem Typ.

Computer-Motherboard-PCB

Computer-Motherboard-PCB

Welche verschiedenen Arten von Computer-PCBs gibt es?

Es gibt viele Arten von Leiterplatten, die sowohl in Desktop-Computern als auch in Laptops verwendet werden.

Sie finden Verwendung in den internen Komponenten von Computern wie Speichern, Controllerkarten, Erweiterungskarten, Grafikkarten und Netzwerkschnittstellenkarten.

Alle Computerkomponenten sind mit der Hauptplatine verbunden, die die Hauptplatine des Computers darstellt.

Im Allgemeinen können Sie Computerplatinen wie folgt klassifizieren:

Einseitige Computerplatinen

Einseitige Leiterplatten verfügt nur über eine Substratschicht, die typischerweise auf einer Seite mit einer dünnen Kupferschicht bedeckt ist.

Sie werden für einfache Computerkomponenten wie Mäuse verwendet und sind im Vergleich zu anderen Computer-PCB-Typen erschwinglich in der Massenproduktion.

Doppelseitige Computerplatinen

Ähnlich wie bei einseitigen Leiterplatten, doppelseitige Leiterplatten auch nur eine Trägerschicht aufweisen. Allerdings verfügen beide Seiten über eine leitfähige Metallabdeckung und Computer-PCB-Komponenten.

Mehrschichtige Computer-Leiterplatten

Mehrschichtige Computer-Leiterplatten bestehen aus mehreren Substratschichten und verfügen über Isoliermaterialien, die die Schichten isolieren.

Diese Arten von Computer-Leiterplatten erweitern die Technologie, die bei doppelseitigen Typen angewendet wird.

Das mehrschichtige Leiterplatten sind kompakt und bieten Platz- und Gewichtsvorteile. Sie werden häufig in speziellen und komplexen Computerkomponenten eingesetzt.

Starre Computerplatinen

Dabei handelt es sich um Computer-PCB-Typen, deren Substrat aus einem festen Material besteht, das sich nicht biegen lässt.

Die meisten Arten von Computerplatinen sind von Natur aus starr, was sie kompakt macht, was die Entwicklung einer Vielzahl anspruchsvoller Schaltkreise erleichtert.

Flexible Computerplatinen

Flexible Computer-Leiterplatten werden aus flexiblem Substratmaterial hergestellt. Sie sind in mehrschichtigen, doppelseitigen und einseitigen Konfigurationen erhältlich, was für die Minimierung der Komplexität bei der Computer-PCB-Bestückung von entscheidender Bedeutung ist.

Starrflexible Computer-Leiterplatten

Starrflexible Computerplatinen sind eine Mischung aus starren und flexiblen Leiterplatten.

Sie umfassen mehrere flexible Schaltkreisschichten, die mit mehr als einer einzigen starren Leiterplatte verbunden sind. Aufgrund ihrer leichten Starrflex-Leiterplatte können 60 Prozent Platz und Gewicht eingespart werden.

Schauen wir uns nun einige der funktionsspezifischen Arten von Computer-PCBs an, darunter die folgenden:

Synchroner dynamischer RAM mit doppelter Datenrate (DDR SDRAM)-Module sind die herkömmlichen RAM-Typen, die in den meisten modernen Computern verwendet werden.

Festplatten-PCB

Die Festplatten-PCB, auch bekannt als HDD-PCB, erleichtert die Übertragung von elektrischem Strom zwischen verschiedenen Komponenten und ermöglicht so die Funktionsfähigkeit der Festplatte. Im Grunde „weist“ die Platine die Festplatte des Computers in die Funktionsweise ein.

Es verarbeitet Impulse vom Computersystem und ermöglicht es dem Laufwerk, Informationen an die CPU zu senden. Dennoch ist die Festplattenplatine nicht der Hauptspeicherplatz für Benutzerdaten und es fehlen jegliche mechanischen Komponenten.

Tastaturplatine

Die Tastaturplatine ist das Herzstück der Computertastatur. Dabei handelt es sich um eine Leiterplatte, auf der Sie die mechanischen Schalter und alle anderen Tastaturkomponenten montieren.

Die Leiterplatte der mechanischen Tastatur erfordert kein Löten und Sie können jeden Schalter austauschen oder anpassen.

RAM-Leiterplatte

Computer benötigen irgendeine Form von Speicher, um Daten zu verarbeiten.

RAM PCB bezieht sich auf einen Halbleiterspeichertyp, der normalerweise für Programmcode oder Daten verwendet wird, die der Computer-Mikroprozessor zum Funktionieren benötigt.

DRAM-Leiterplatte

DRAM-Leiterplatte

LED-Leiterplatte

LED-Leiterplatten versorgen verschiedene Displays und Anzeigen auf Desktop- und Laptop-Computern mit Strom. Unterhaltungselektronik wie Computer sind hitzeempfindlich, daher sind Aluminium-LED-Leiterplatten aufgrund ihrer Fähigkeit zur Wärmeübertragung ideal.

Mikrocontroller-Leiterplatte

Die Mikrocontroller-Leiterplatte ist eine programmierbare Leiterplatte, deren Funktion darin besteht, andere Komponenten der Computer-Leiterplatte zu steuern.

Normalerweise regelt es die anderen Geräte über einen Mikroprozessor, einen Speicher und andere Peripheriegeräte.

Netzteilplatine

Netzteil-Design-PCB ist wichtig für die Leistungsregulierung in jedem Computergerät.

Es fungiert im Wesentlichen als Konverter, der die Eingangsstromversorgung in einen Ausgang umwandelt, der den Computeranforderungen entspricht.

Computer benötigen eine Stromversorgungsplatine, um die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom mit minimalem Rauschen zu unterstützen.

Leiterplatte des Batterieladegeräts

Eine Batterieladeplatine, die speziell in Laptops verwendet wird, schützt den Akku vor Überladung, übermäßiger Entladung oder Überhitzung. Dadurch wird der Laptop-Akku vor Beschädigung, Explosion und Feuer geschützt.

Bluetooth-Platine

Bluetooth PCB erleichtert den drahtlosen Austausch und die gemeinsame Nutzung von Informationen zwischen dem Computer und anderen digitalen Geräten. Auf dieser Platine befindet sich eine Antenne, die das von einem Bluetooth-Gerät weitergeleitete Signal empfängt.

Die Bluetooth-Leiterplatte verarbeitet dann das Signal und sendet die Nachricht an den Ausgang. Es arbeitet im 2.4-GHz-Frequenzbereich und hat eine Reichweite von 1 cm bis 100 m.

Welches sind die Hauptkomponenten des Computer-Motherboards?

Das Motherboard trägt alle Hauptkomponenten des Computers, einschließlich:

Central Processing Unit (CPU)

Die CPU, auch Mikroprozessor genannt, ist das Gehirn des Computers.

Auch als Mikroprozessor oder Mikroprozessor bekannt Prozessor, die CPU ist das Gehirn des Computers. Seine Funktion besteht darin, Programmanweisungen abzurufen, zu dekodieren und umzusetzen sowie logische und mathematische Berechnungen durchzuführen.

Mathe-Coprozessor

Hierbei handelt es sich um einen Mikroprozessortyp, der für die Durchführung komplexer mathematischer Berechnungen wie irrationale Arrays und Zahlen optimiert ist.

Hauptspeicher (RAM)

Random Access Memory ist ein Computerchip, der vorübergehend dynamische Daten speichert, um die Computerleistung zu steigern, während Sie ihn verwenden.

Basic-Input-Output-System (BIOS)

BIOS bezieht sich auf einen „schreibgeschützten“ Speicher, der aus Low-Level-Software besteht, die die Computerhardware steuert. Es fungiert als Verbindung zwischen Hardware und Betriebssystem.

Das BIOS verfügt über den gesamten Code, der zur Steuerung des Bildschirms, der Tastatur, der seriellen Kommunikation, der Festplattenlaufwerke und verschiedener anderer Funktionen erforderlich ist.

Komplementärer Metalloxid-Halbleiter (CMOS)

CMOS bezieht sich auf einen kleinen unabhängigen Speicherblock, der aus CMOS-RAM-Chips hergestellt wird und Informationen zu den BIOS-Einstellungen speichert.

Der Betrieb bleibt durch die CMOS-Batterie auch dann erhalten, wenn der Computer ausgeschaltet ist, wodurch eine Neukonfiguration verhindert wird, wenn Sie den Computer einschalten.

Cache-Speicher

Der Cache-Speicher stellt einen kleinen Hochgeschwindigkeitsspeicherblock (RAM) dar, der die Computerleistung steigert. Dies geschieht durch das Vorladen von Daten aus dem vergleichsweise langsamen Primärspeicher und deren Übermittlung bei Bedarf an den Mikroprozessor.

Erweiterungsbusse

Der Erweiterungsbus beschreibt einen Ein-/Ausgabepfad vom Mikroprozessor zu Peripheriegeräten, der die Computererweiterung mithilfe einer Erweiterungskarte erleichtert. Busse übertragen Signale wie Speicheradressen, Daten, Steuer- und Stromsignale von einer Komponente zur anderen.

Mit den Erweiterungsbussen können Sie die Computerfunktionen verbessern, indem Sie fehlende Funktionen über Adapterkarten integrieren, die Sie in Erweiterungssteckplätze einsetzen.

Chipsatz

Ein Chipsatz bezeichnet eine Reihe kleiner Schaltkreise, die Anweisungen und Datenfluss zwischen der CPU und externen Komponenten koordinieren.

Es steuert gleichermaßen den Datenfluss in und aus Festplatten sowie zusätzliche Komponenten, die mit IDE-Kanälen verbunden sind.

Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptkomponenten eines Computerchipsatzes:

  1. Das Nord brücke Es steuert die Übertragungen zwischen CPU und RAM und befindet sich in der Nähe des Prozessors.
  2. Das Südbrückedas die Interaktionen zwischen Peripheriegeräten verwaltet.

CPU Clock

Der CPU-Takt ist maßgeblich an der Synchronisierung aller PCB-Komponenten des Computers beteiligt und liefert das primäre Taktsignal für den Mikroprozessor.

Dabei handelt es sich um ein internes Timing-Gadget, das der CPU Leben einhaucht, indem es ihr kontinuierlich Impulse liefert.

Jumper-Stifte

Dies sind kleine hervorstehende Stifte auf der Hauptplatine des Computers. Sie verwenden eine Überbrückungsbrücke oder -kappe, um einen Satz Überbrückungsstifte zu koppeln oder kurzzuschließen.

Wenn die Brücke über eine Kurzschlussverbindung mit einem der beiden Pins verbunden wird, vervollständigt sie den Schaltkreis. Dadurch können Sie eine bestimmte Konfiguration erreichen.

Jumper-Kappen

Überbrückungskappen beziehen sich auf Metallbrücken, die einen Stromkreis schließen. Normalerweise besteht ein Jumper aus einem Kunststoffstecker, der über einem Satz hervorstehender Stifte befestigt wird.

Sie werden manchmal in der Konfiguration von Erweiterungskarten verwendet. Sie können die Einstellung der Platine ändern, indem Sie einen Jumper-Stecker über einer anderen Pingruppe anbringen.

3-polige Systemlüfteranschlüsse

Diese Pins helfen beim Anschluss des Systemlüfters, auch Gehäuselüfter genannt. Der Systemlüfter ist wichtig, um kühle Luft anzusaugen und heiße Luft aus dem System zu leiten und so die PCB-Komponenten des Computers zu kühlen.

Kühlkörper

Der Begriff „Kühlkörper“ bezeichnet ein Gerät, das aus einem mit Aluminiumrippen versehenen Kühler besteht und dazu dient, unerwünschte oder überschüssige Wärme von einigen Komponenten der Hauptplatine eines Computers zu absorbieren.

SATA-Anschlüsse

Dies ist der Anschlusspunkt für Massenspeichergeräte wie Solid-State-Laufwerke, optische Laufwerke und Festplattenlaufwerke.

24-poliger ATX-Netzteilanschluss

Dies ist der Punkt, an dem Sie das ATX-Netzteil mit dem Motherboard verbinden. Der passende Stecker verfügt oben über einen kleinen Clip, der einrastet, um den Stecker in Position zu halten.

Um sicherzustellen, dass der Anschluss in eine Richtung erfolgt, ist der Netzteilanschluss kodiert.

Super-IO-Chip

Dieser Controllertyp verwaltet die weniger prominenten und langsameren Ein-/Ausgabekomponenten wie den seriellen UART-Anschluss, die Echtzeituhr, den parallelen Anschluss und den Game-Anschluss

Hauptplatine des Computers

Hauptplatine des Computers

Welche Arten von IC-Gehäusen werden in Computer-PCBs verwendet?

Zu den gängigen Arten von IC-Gehäusen, die in Computer-Leiterplatten Verwendung finden, gehören:

  • Ball-Grid-Array (BGA)
  • Quad Flat Non-leaded Package (QFN)
  • Single-Inline-Paket (SIP)
  • Zickzack-Inline-Paket (ZIP)
  • Quad-Flat-Paket (QFP)
  • Vierfach-Inline-Paket (QIP)
  • Keramik-Flachpackung (CFP)
  • Duales Inline-Paket (DIP)

Was sind die gängigen Formfaktoren für Computer-Motherboards?

Bei Computer-PCBs beschreibt der Formfaktor die Spezifikation des Motherboards.

Es enthält unter anderem Informationen zu den Abmessungen, der allgemeinen Form, der physischen Organisation (Motherboard-Layout), der Art der Befestigungslöcher für das Netzteil und anderen Spezifikationen.

Zu den gängigen Formfaktoren für Computer-Motherboards gehören:

  • ATX
  • Baby AT
  • AT
  • Voll-ATX
  • MicroATX
  • Volles AT
  • NLX
  • LP-Erweiterung
  • Mini-LPX
  • DTX
  • BTX

Warum sollten Sie sich für HDI-Computer-PCB entscheiden?

Mit der HDI-Technologie können Designer kleine Computer-PCB-Komponenten nahe beieinander installieren.

Kleinere Platinengrößen, weniger Schichten und eine höhere Packungsdichte führen zu kaskadenartigen Auswirkungen auf das Design von Computerplatinen. Schauen wir uns diesen Effekt genauer an.

Durch die Erhöhung der Packungsdichte können Sie die Leiterbahnen zwischen Komponenten verkürzen. Die HDI-Technologie ermöglicht es, die Anzahl der Routing-Kanäle auf den inneren Leiterplattenschichten des Computers zu erhöhen.

Dadurch wird die Anzahl der insgesamt für das Design benötigten Schichten reduziert.

Durch Verringern der Anzahl der Schichten werden mehr Verbindungen auf einer Platine untergebracht und die Platzierung, Verbindungen und Routing der Komponenten verbessert.

Dadurch können Sie sich auf die ELIC-Technik (Every Layer Interconnection) konzentrieren.

ELIC ermöglicht den Übergang von dickeren zu dünneren, flexiblen Computer-Leiterplatten, die ihre Festigkeit beibehalten und gleichzeitig die mit HDI beobachtete Funktionsdichte ermöglichen.

Darüber hinaus sind HDI-Leiterplatten auf Laser statt auf mechanisches Bohren angewiesen.

Daher zeichnet sich ein HDI-PCB-Design durch kleinere Aperturen und Pad-Größen aus.

Durch die Reduzierung der Öffnung können Sie die Platinenfläche vergrößern.

Darüber hinaus steigert die Reduzierung der elektrischen Pfade und die Erzielung einer dichteren Leiterbahnführung die Signalintegrität der Platine und beschleunigt die Signalverarbeitung.

Durch die Dichte erhalten Sie einen zusätzlichen Vorteil, da die Möglichkeit von Kapazitäts- und Induktivitätsproblemen verringert wird.

Anstelle von Durchgangslöchern werden beim PCB-Design von HDI-Computern Löcher verwendet Buried Vias und Blind Vias.

Durch die versetzte und genaue Positionierung von Blind- und Buried Vias wird die mechanische Belastung verringert und das Risiko von Verformungen verringert.

Darüber hinaus können Sie gestapelte Durchkontaktierungen verwenden, um Verbindungspunkte zu verstärken und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Durch die Verwendung von Via-In-Pads werden Signalverluste gleichermaßen reduziert, indem Kreuzungsverzögerungen minimiert und Parasiten gemildert werden.

HDI-Computer-Leiterplattenbaugruppe

HDI-Computer-Leiterplattenbaugruppe

Was ist der Vorteil der Anwendung der ELIC-Technologie beim Design von HDI-Computer-PCBs?

Durch die Entwicklung von HDI-Computer-Leiterplatten unter Verwendung von ELIC-Technologien können Sie fortschrittlichere Leiterplatten mit mehrschichtigen, gestapelten, mit Kupfer gefüllten In-Pad-Mikrovias herstellen.

Dank ELIC kann das Design von Computerplatinen von dichten, anspruchsvollen Verbindungen profitieren, die für Hochgeschwindigkeitsschaltungen erforderlich sind.

Da für die Verbindungen gestapelte, mit Kupfer gefüllte Mikrovias verwendet werden, können Sie mit der ELIC-Technologie Verbindungen zwischen zwei beliebigen Schichten herstellen, ohne die Platine zu beschädigen.

Beeinflusst die Komponentenauswahl das PCB-Layoutdesign des HDI-Computers?

Beim Entwurf einer HDI-Computerplatine sollte auch auf das genaue Layout der Platinenkomponenten mit hoher Dichte geachtet werden.

Die Wahl der Komponenten wirkt sich auf Leiterbahnbreite, Position, Bohrloch und Stapelgrößen aus.

HDI-Computer-PCB-Designs umfassen beispielsweise in der Regel fein abgestufte Ball Grid Arrays und BGAs, die Pin-Escapes erfordern.

Bei der Einbeziehung dieser Geräte ist es wichtig, Parameter zu verstehen, die die Signal- und Stromintegrität sowie die physische Integrität der Platine beeinträchtigen.

Zu diesen Parametern gehört die Erzielung einer geeigneten Isolierung zwischen der unteren und der oberen Schicht, um elektromagnetische Störungen zu kontrollieren und das gegenseitige Übersprechen zwischen den inneren Signalschichten zu minimieren.

Außerdem trägt die Sicherstellung eines symmetrischen Abstands der Komponenten dazu bei, eine ungleichmäßige Belastung der Computerplatine zu vermeiden.

Welche Tipps gibt es, um ein effizientes Layout der Komponentenplatzierung in Computer-PCBs sicherzustellen?

Hier sind einige Richtlinien, die Sie befolgen sollten, um sicherzustellen, dass die Komponenten der Computer-Leiterplatte effektiv platziert werden:

Kategorisieren Sie Komponenten nach Funktion

Stellen Sie sicher, dass Sie die Komponenten anhand ihres Funktionsblocks innerhalb der Schaltung gruppieren.

Verwechseln Sie beispielsweise Power-Management-Komponenten nicht mit analogen Teilen und belassen Sie die Hochgeschwindigkeits-Digitalkommunikationskomponente allein.

Planen Sie, wo diese Komponenten auf der Computerplatine platziert werden sollen. Im Allgemeinen gilt es, die lautesten Signale vom äußerst empfindlichen Gerät fernzuhalten.

Darüber hinaus können Sie durch die Kategorisierung von Komponenten nach ihrer Funktion den Rücklaufweg besser steuern.

Montieren Sie Teile weit entfernt von der Wärmeableitungsregion

Bei stromintensiven Anwendungen erwärmt sich der Spannungsregler erheblich. Bei leistungsintensiven Anwendungen erwärmt sich der Spannungsregler erheblich.

Möglicherweise haben Sie wärmeableitende Durchkontaktierungen eingebaut, um die Wärmeableitungsrate zu erhöhen.

Dennoch ist es nicht ratsam, andere Komponenten in der Nähe des Reglers zu platzieren. Das Gleiche gilt, wenn Sie einen Operationsverstärker oder ein anderes wärmeabgebendes Gerät verwenden.

Suchen Sie die Board-to-Wire-Anschlüsse in der Nähe der Grenze

Es empfiehlt sich, die Board-to-Wire-Anschlüsse nahe am Rand der Computerplatine zu positionieren, insbesondere wenn das Kabel verschraubt werden soll.

Wenn Sie die Steckverbinder in der Nähe der Grenze halten, sehen Sie nicht nur organisiert aus, sondern vermeiden auch unnötigen Kontakt mit anderen Leiterplattenteilen.

Standardisieren Sie die Komponentenausrichtung

Unabhängig von ihrem Footprint verfügen alle Leiterplatten-ICs für Computer über eine Pin-1-Markierung. Sie sollten darauf achten, dass ihre Ausrichtung in eine Richtung erfolgt.

Dies verbessert die Minimierung von Platzierungsfehlern und verbessert die Effizienz des Leiterplattenbestückungsprozesses.

Schaffen Sie Platz für die Leitung von Kupferspuren

Stellen Sie bei der Platzierung der Computer-PCB-Komponenten sicher, dass ausreichend Platz für die Durchführung der Kupferleiter bleibt.

Dies ist besonders wichtig in der Nähe von Bauteilen mit Hunderten von Pins.

Welche Montagemethoden werden bei der Komponentenmontage von Leiterplatten verwendet?

Bei der Herstellung von Computer-Leiterplatten werden hauptsächlich zwei Komponentenmontagetechniken angewendet:

Durchgangslochmontage

Mit der  Durchsteckmontage Bei diesem Vorgang stecken Sie die Komponentenleitungen in Löcher, die in eine blanke Computerplatine gebohrt sind.

Die Durchgangslochtechnologie sorgt im Vergleich zur Oberflächenmontagetechnologie für eine festere Verbindung und eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.

Die stärkere Verbindung entsteht dadurch, dass die Komponentenleitungen über die gesamte Leiterplatte verlaufen. Dies unterscheidet sich von der Oberflächenmontage, bei der Sie die Komponenten durch Löten auf der Platinenoberfläche befestigen.

Die Durchgangslochtechnologie ist gleichermaßen wichtig für Test- und Computer-PCB-Prototyping-Prozesse, bei denen manuelle Anpassungen der Komponenten erforderlich sind.

Oberflächen-Montage

Mit der  Oberflächenmontagetechnik, Sie installieren Teile mithilfe von Lot direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte. Es ist die am häufigsten angewandte Methode zur Montage von Leiterplattenkomponenten.

Anstelle von Durchgangslöchern verwendet die Oberflächenmontagetechnologie Durchkontaktierungen, um die verschiedenen Computer-PCB-Schichten zu verbinden.

SMT ermöglicht den Einbau von Bauteilen auf beiden Platinenseiten.

Darüber hinaus können die oberflächenmontierten Teile auch kleiner sein, sodass mehr Komponenten auf einer Leiterplatte Platz finden.

Dies wiederum senkt die Kosten für Computer-PCBs und hat die Miniaturisierung von Computergeräten erleichtert.

Darüber hinaus können Sie die Oberflächenmontage schnell durchführen und sind im Vergleich zur Durchgangslochmontage kaum aufwändig, was die Kosten weiter senkt.

Oberflächenmontierte Komponenten von Computer-PCBs

Oberflächenmontierte Komponenten von Computer-PCBs

Was sind die möglichen Probleme im Zusammenhang mit falschen Pad-Größen in Computer-PCBs?

Die Position, Größe und Form eines Pads innerhalb der Leiterplattenfläche eines Computers hängt direkt davon ab, wie effektiv die Leiterplatte hergestellt werden kann.

Die Verwendung eines falsch positionierten oder falsch dimensionierten Pads kann während des Lötvorgangs zu mehreren Problemen führen.

Schauen wir uns einige der wahrscheinlichen Probleme an, die auf eine falsche Größe oder Position der Pads zurückzuführen sind:

Schwimmende Teile

Wenn SMT-Komponenten auf Pads liegen, die falsch beabstandet oder zu groß sind, kann es beim Aufschmelzen des Lots aus der Position schweben.

Die Folge kann eine Brückenbildung des Lotes zum umgebenden Metall und ein unzureichender Teileabstand für die thermische Abkühlung, Nacharbeit und Platinenprüfung sein.

Unvollständige Lötstellen

Sehr eng beieinander liegende oder zu kleine Pads lassen möglicherweise nicht genügend Platz für die Bildung einer ausreichenden Lötnaht. Dies kann zu einer schlechten oder gar keiner Lötstelle führen.

Lötbrücke

Wie wir bereits erwähnt haben, können zu viele Oberflächenpads dazu führen, dass die Leiterplattenkomponente des Computers schwimmt, was zu Lötbrücken führt.

In diesem Szenario erstreckt sich das Lot über ein Metallmerkmal oder Pad auf einem angrenzenden Netz und verursacht einen direkten Kurzschluss.

Es kann auch zu Lötbrücken kommen, wenn in CAD-Tools nicht die richtigen Lötpasten- und Lötmaskenmerkmale für die Padform erstellt werden.

Grabstein

Wenn in einem einzelnen oberflächenmontierten Bauteil ein thermisches Ungleichgewicht besteht, kann es sein, dass die Lotpaste eines Pads schneller schmilzt als das andere.

Dadurch wird die Komponente wiederum in eine aufrechte oder „Grabstein“-Position nach oben gezogen.

Dies entsteht normalerweise durch die Verbindung eines Pads mit einer großen Metallplatte, die als Kühlkörper dient. Allerdings kann es auch dann vorkommen, wenn Sie unregelmäßige Pad-Größen zwischen den beiden Pins verwenden.

Lötdochtwirkung

Auch bei Durchgangslöchern kann es zu Problemen kommen, wenn sie unsachgemäß konstruiert sind.

Wenn Sie einen zu großen Bohrer für die Teileleitung verwenden, kann es sein, dass das Lot durch das Loch nach unten dringt, bevor eine ordnungsgemäße Verbindung hergestellt wird.

Im Gegenteil, eine sehr kleine Bohrergröße führt zu Schwierigkeiten beim Einführen des Kabels und verlangsamt somit den Montageprozess der Computerplatine.

Bohrer-Ausbruch

Beim üblichen Bohrvorgang kann der Bohrer etwas wandern und die Padform zum Ausbrechen bringen. Dies geschieht häufig, wenn die Padgröße für das von Ihnen verwendete Bohrloch sehr klein ist.

Darüber hinaus beanspruchen zu große Pads Platz auf Ihrer Platine, der bei Computer-PCB-Designs mit dichter Komponentenplatzierung erforderlich sein kann.

Aus diesem Grund sollten Sie bei Ihren Leiterplatten-Footprints die richtigen Pad-Formen und -Größen verwenden.

Was ist besser zwischen SDRAM und DDR-RAM in Computer-PCBs zu verwenden?

Synchronous Dynamic RAM (SDRAM) ist der Standard-RAM-Modultyp, der in modernen Computern verwendet wird.

Beim Vergleich von SDRAM und DDR-RAM sollten Sie bedenken, dass DDR-RAM eine Version von SDRAM ist.

In der folgenden Tabelle vergleichen wir die grundlegenden Betriebsspezifikationen von DDR-RAM und SDRAM.

Tabelle zum Vergleich von SDRAM- und DDR-RAM-Modulen

Tabelle zum Vergleich von SDRAM- und DDR-RAM-Modulen

Aus der Tabelle können Sie ersehen, dass die beiden Arten von Computer-PCB-Speichern über übereinstimmende Fähigkeiten verfügen, mit Ausnahme von Kapazität und Taktrate.

Im Allgemeinen sind DDR-RAMs im Vergleich zu SDRAMs viel schneller. Dies liegt daran, dass DDR-RAM bei jedem Taktzyklus zweimal Daten überträgt und eine höhere Taktrate aufweist.

Allerdings verfügen beide RAM-Typen über eine synchrone Schnittstelle, was bedeutet, dass sie einen quellensynchronen Takt zum Auslösen der Datenübertragung aus dem Speicher verwenden.

Warum ist Via Tenting bei mehrschichtigen Computer-PCBs wichtig?

Via Tenting verringert die Anzahl der blanken leitfähigen Pads auf der Leiterplattenoberfläche.

Durch die Zelte wird die Möglichkeit einer Lötbrückenbildung minimiert, die bei der Montage der Computerplatine auftreten kann.

Folglich stoppt das Via-Tenting den Lotfluss in das PCB-Vierloch und auf die gegenüberliegende Seite der Platine während des Wellenlötens.

Der Prozess minimiert auch die Migration von Paste von SMT-Pads und ist besonders wichtig, wenn Sie eine Reihe von Pads in der Nähe von Durchkontaktierungen anordnen.

Das Via-Tenting-Verfahren ist ideal für Vias mit kleinerem Durchmesser, mit einem Durchmesser von 12 mil oder weniger. Insbesondere eignet sich das Via-Tenting perfekt für Vias, die sich sehr nahe an Pads befinden.

Allerdings kann es durch Zelten auch zu Problemen mit der Computer-Leiterplatte kommen.

In bestimmten Fällen kann es bei der nassen PCB-Bearbeitung dazu kommen, dass PCB-Reinigungslösungen oder Oberflächenveredelungen nach dem vollständigen Zelten in der Durchkontaktierung verstopfen.

Dementsprechend kann die Flüssigkeit verdampfen und während eines Heizvorgangs zum Bruch der Durchkontaktierung führen oder die Kupferbeschichtung erodieren.

Sie können dieses Problem vermeiden, indem Sie in der Mitte der Lötstoppmaske ein Loch anbringen, das das Austreten der Flüssigkeit ermöglicht.

In anderen Situationen deckt die flüssige Lötmaske keine Durchkontaktierung mit einem Durchmesser von mehr als 12 mil ab. Dadurch entsteht eine Lücke für Flussmittel und andere Chemikalien, die die Durchkontaktierung angreifen könnten.

Einige Hersteller von Computer-Leiterplatten ziehen es vor, die Innenfläche blanker größerer Durchkontaktierungen auf der Leiterplattenoberfläche zu plattieren. Die Beschichtung schützt das Kupfer vor dem Zerfall.

Dennoch kann beim Wellenlöten geschmolzenes Lot durch die Löcher fließen und Lotspritzer und Lotkugeln bilden.

Welche Methoden der Durchkontaktierung werden bei mehrschichtigen Computer-Leiterplatten verwendet?

Durchkontaktierungen verbinden mehrere Lagen einer Leiterplatte miteinander und stellen die elektrische Kontinuität sicher.

Bei Computer-Leiterplatten bedeutet Via-Tenting, dass die Lötmaske das Pad bedeckt und in das Loch eindringt, ohne das Loch vollständig abzudichten.

Es soll verhindern, dass Kratzer, Lötbrücken oder Oxidation die Kupferschichten der Leiterplatte zerstören.

Zu den gängigen Via-Tenting-Techniken, die bei mehrschichtigen Computer-Leiterplatten verwendet werden, gehören:

Vollständig über Zelten

Dabei bildet die Lötstoppmaske einen physischen Steg an beiden Kanten der Leiterplatte, indem sie die Durchkontaktierung und den ringförmigen Ring umhüllt.

Teilweise Via-Zelte

Bei dieser Via-Tenting-Methode bleibt das Loch frei, aber die Lötmaske bedeckt den ringförmigen Ring.

Wenn Ihr Computer-PCB-Design eine Wärmeableitung innerhalb eines bestimmten Abschnitts erfordert oder hohe Stromleiterbahnen mit sich bringt, ermöglicht die teilweise Zeltung einen minimalen Loch-zu-Loch-Abstand.

Einseitiges Zelten

Dabei bedeckt der Lötstopplack die Durchkontaktierung und den ringförmigen Ring, allerdings nur auf der Bauteiloberfläche der Computerplatine.

Bei oberflächenmontierten Komponenten können Sie sich für die einseitige Anbringung im Zeltverfahren entscheiden.

Was sind die wichtigsten Anforderungen, die Sie beim Entwurf eines Stromverteilungsnetzwerks für Computer-PCBs erfüllen sollten?

Bei der Planung eines Stromverteilungsnetzes sollten Sie darauf achten, die folgenden Anforderungen zu erfüllen:

Minimierte PDN-Impedanz

Nach dem Aufbau der Erdungs- und Stromversorgungsebenen und der Stromverteilung zu den Komponenten der Computer-PCB-Baugruppe entsteht eine gewisse Impedanz.

Das Design mit niedriger PDN-Impedanz bedeutet, dass ein Klingeln vermieden wird, wenn die Leiterplattenkomponenten elektrischen Strom ziehen.

Niedriger Widerstand im Erdungs-/Strompfad

Stellen Sie sicher, dass der Routenstrom im Stromverteilungsnetz einem Pfad mit niedrigem Widerstand folgt.

Ziel ist es, sicherzustellen, dass es im Computer-PCB-System zu keiner Verlustleistung in Form von Wärme (kein IR-Abfall) kommt.

Die aktuelle Entnahme liegt innerhalb der Angebotsgrenzen

Netzteilplatine und Komponenten sind nicht perfekt und der Strom sollte über die Computerplatine verteilt werden, um jede Komponente zu erreichen.

Ihre Gesamtstromaufnahme sollte den maximalen Versorgungsstrom vom Netzteil nicht überschreiten. Ebenso benötigt das Computer-Netzteil den richtigen Eingangsstrom, um die Nennleistung zu liefern.

Wie sollten Sie Fine-Pitch-Geräte in Computer-PCBs verlegen?

Ein Abschnitt der Computerplatine, der viele Durchkontaktierungen aufweist, betrifft Teile mit einer hohen Pinzahl, insbesondere BGA-Komponenten.

Da Hunderte oder Tausende von Pins von diesen Komponenten in die Leiterplatte verlegt werden müssen, wird der Platz auf der Platine schnell ausgenutzt.

Es ist wichtig, einen Plan für diese Fluchtwege zu erstellen, um die Fine-Pitch-Geräte erfolgreich verlegen zu können.

Schauen wir uns einige Tipps zum Verlegen von Fine-Pitch-Komponenten auf Computer-PCBs an:

  • Entwerfen Sie Ihre Komponentenplatzierung unter Berücksichtigung dieser Teile mit Führung in der Halterung, beginnend mit der Montage der Entkopplungskondensatoren.

Teile mit einer hohen Pinzahl sind auf zahlreiche Kondensatoren angewiesen, um ihre Leistungsintegrität auszugleichen. Nach Abschluss des Routings wird jedoch nicht mehr ausreichend Platz für diese vorhanden sein.

Anschließend montieren Sie die restlichen Teile, mit denen das Fine-Pitch-Gerät je nach Signalweg verbunden wird.

Denken Sie daran, bei der Montage dieser Komponenten auch ausreichend Platz für Durchkontaktierungen und Routing-Kanäle vorzusehen.

  • Entwerfen Sie den Fluchtweg durch eine präzise Platzierung, die ausreichend Routing-Kanäle unter dem Teil ermöglicht. Normalerweise beginnt man damit, die äußeren Stiftreihen in diagonaler Anordnung vom Gerät weg zu führen.

Führen Sie anschließend die Leitungen weg von den Pins zu Durchkontaktierungen durch, die sich direkt in der Nähe des Geräts mit hoher Pinzahl befinden, und zwar in einer Dog-Bone-Anordnung.

Alternativ können Sie die Stifte auch nach innen verlegen, wenn die BGA hat einen offenen Raum in der Mitte.

BGA-Computer-PCB-Komponente

BGA-Computer-PCB-Komponente

  • Nutzen Sie bei größeren BGAs Durchkontaktierungen innerhalb der BGA-Pads, um Platz zu sparen. Stellen Sie sicher, dass Sie zunächst mit dem Leiterplattenhersteller Ihres Computers klären, ob dieser die Schaltung mit den Durchkontaktierungen in den Pads herstellen kann.

Sie müssen Microvias in Pads und/oder Microvias für BGAs mit kleineren Pinabständen und/oder höherer Pinanzahl verwenden.

Aufgrund der zahlreichen Netze, die Sie von den Komponenten mit hoher Pinanzahl verlegen müssen, lassen sich viele Löcher in der Leiterplatte nicht vermeiden.

Das Geheimnis besteht darin, den Entwurf zu planen, bevor mit dem Platzieren und Verlegen der Teile begonnen wird, um den nötigen Platz für alles zu haben.

Welche Routing-Methoden gibt es für das Routing von DDR-Schaltkreisen in Computer-PCBs?

Beim Routing von DDR-Schaltkreisen auf Computer-PCBs werden üblicherweise zwei verschiedene Methoden angewendet:

T-Topologie-Routing

Diese Technik leitet die Takt-, Adress- und Befehlssignale verzweigt vom Controller zur RAM-Leiterplatte.

Andererseits verbindet es die Datenleitungen direkt.

Das Routing der Verzweigung war eine Herausforderung, obwohl der Vorteil des T-Topologie-Routings in seiner Fähigkeit lag, die höheren Kapazitätslasten von Multi-Chip-Paketen zu bewältigen.

Die Technik wurde ursprünglich für DDR2 verwendet, konnte jedoch die höheren DDR3- und DDR4-Signalraten nicht bewältigen.

Fly-By-Topologie-Routing

Diese DDR-Routing-Methode leitet die Takt-, Adress- und Befehlssignale in einer Kette vom Controller zum RAM-Modul.

Ebenso werden die Datenleitungen direkt miteinander verbunden.

Das Fly-by-Topologie-Routing unterstützt Prozesse mit höherer Frequenz, indem es die Anzahl der Trace-Stubs aus der T-Topologie minimiert, was gleichermaßen die Signalintegrität verbessert.

Darüber hinaus ist es einfacher, die Daisy-Chain-Anordnung der Fly-by-Topologie zu routen als die Verzweigungsanordnung der T-Topologie.

Was sind die größten Herausforderungen beim Erreichen einer guten Leistungsintegrität in Computer-PCBs?

Die Stromversorgungsintegrität von Computer-PCBs hängt mit einigen Problemen im Stromversorgungsnetzwerk zusammen, darunter:

Bodensprung

Ground Bounce, auch Simultanschaltrauschen (SSN) genannt, tritt auf, wenn mehrere Signale gleichzeitig umschalten.

Dies kann auftreten, wenn der Mikroprozessor der Computerplatine in den Speicher schreibt und alle Datensignale zum entsprechenden Zeitpunkt umschalten.

Wenn die Signale aufgrund der Schaltgeschwindigkeit nicht auf den Massepegel ihrer Quelle zurückkehren, „springen“ sie darüber. Dieses durch Bodenprellgeräusche verursachte Rauschen kann zu Fehlschaltungen führen und möglicherweise den Computer unterbrechen oder ausschalten.

Machtwellen

Die Schalteigenschaften der Stromversorgung der Computerplatine können zu Stromwelligkeiten führen. Folglich können die Wellen zu Übersprechen in angrenzenden Schaltkreisen führen, was die Signalgenauigkeit beeinträchtigt und zu Schaltkreisunterbrechungen führen kann.

Elektromagnetische Interferenz (EMI)

Die Art und Weise, wie Sie die Stromversorgungsebenen im Schichtaufbau der Computerplatine anordnen, kann zu EMI-Problemen führen, wenn Sie sie nicht richtig konfigurieren.

Die Erdungs- und Stromversorgungsebenen können dazu beitragen, zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen die Leistung der Signalschichten beeinflussen, indem sie diese schützen.

Dies geschieht jedoch nur, wenn die Signalschichten zwischen den Ebenen liegen.

Rückwege

Beim Design von Computerplatinenebenen sollten die richtigen Signalrückführungspfade gewährleistet sein.

Bedauerlicherweise lassen die Leistungsanforderungen in der Regel zu viele Löcher für Verbindungs- und Stitching-Durchkontaktierungen übrig.

Darüber hinaus können verschiedene Netzteile dazu führen, dass Sie Split-Planes benötigen.

All dies kann einen guten Signalrückweg gefährden, was zu einer schlechten Signalintegrität führen kann.

Sie müssen all diese Bedenken zusammen mit der Bewertung der Computerplatine berücksichtigen, um eine bessere Stromversorgungsintegrität zu erreichen.

Die meisten der oben genannten Probleme können durch strategisch positionierte Widerstände und Kondensatoren in Verbindung mit präzise platzierten Leistungsebenen gelöst werden.

Wie können Sie die Kosten für die Montage von Computerplatinen senken?

Die Kosten für die Montage von Computer-Leiterplatten hängen normalerweise von der Anzahl der Komponenten, der Komplexität und der Art des Montagevorgangs ab.

Während der Montageprozess nicht in Ihrer Kontrolle liegt, können Sie die folgenden Strategien anwenden, um eine kostensparende Computer-PCB-Montage sicherzustellen:

Legen Sie oberflächenmontierte Komponenten auf eine Seite

Im Allgemeinen ist die Montage einer Computerplatine mit oberflächenmontierten Bauteilen auf beiden Seiten teurer als die Montage einer Leiterplatte auf einer Seite.

Dies liegt daran, dass die Platine nur einen Pick-and-Place-Zyklus und nicht zweimal benötigt, wodurch die Kosten für die Schablone gesenkt werden.

Korrekte Kennzeichnung des Bezeichners

Bezeichner helfen bei der einfachen Identifizierung von Komponenten auf der Computerplatine.

Sie müssen sicherstellen, dass sie klar erkennbar sind und sich in der Nähe der Teile befinden, auf die sie sich beziehen.

Es unterstützt Ihren Computer-PCB-Hersteller dabei, einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten und reduziert außerdem Probleme bei der manuellen Platzierung.

Panelisieren Sie die Leiterplatte

Wenn Sie viele Leiterplatten herstellen, empfiehlt es sich, die Platine in Platten zu fertigen.

Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt und die Effizienz des Montageprozesses erhöht.

Sie sollten darauf achten, dass in den Leiterplattenplatten des Computers Passmarkierungen vorhanden sind, um Orientierung und Präzision beim Pick-and-Place-Vorgang zu gewährleisten.

Panelisierte Computerplatine

Panelisierte Computerplatine

Geben Sie eine vollständige Stücklistenliste an

Die Bereitstellung einer vollständigen Stückliste für Ihren Computer-PCB-Hersteller hilft ihm dabei, die Teile auf der richtigen Fläche zu platzieren.

Die Stücklistenliste hilft Ihnen gleichermaßen bei der Planung und Budgetierung des Einkaufs, indem sie Menge und Verwendung nutzt.

Für alle Ihre Computer-PCBs, Kontaktieren Sie jetzt Venture Electronics.