Izboljšana raven ožičenja tiskanega vezja, zaradi česar je vaš dizajn tiskanega vezja učinkovitejši

Postavitev tiskanega vezja je zelo pomembna pri celotni zasnovi tiskanega vezja. Kako doseči hitro in učinkovito ožičenje ter narediti vaše PCB ožičenje vrhunskega videza, je vredno preučevanja in učenja. Razvrstili smo 7 vidikov, na katere je treba biti pozoren pri postavitvi PCB. Preverimo in zapolnimo vrzeli!

1. Skupna obdelava digitalnih vezij in analognih vezij

Dandanes številna tiskana vezja niso več enojna funkcionalna vezja (digitalna ali analogna vezja), temveč so sestavljena iz mešanice digitalnih in analognih vezij. Zato je treba pri ožičenju upoštevati medsebojne motnje med njimi, zlasti motnje hrupa na ozemljitvenem vodu. Frekvenca digitalnih vezij je visoka, občutljivost analognih vezij pa močna. Za signalne linije morajo biti visokofrekvenčne signalne linije čim dlje od občutljivih naprav analognega vezja. Pri zemeljskih vodih ima celotno tiskano vezje samo eno vozlišče do zunanjega sveta, zato je treba problem digitalne in analogne skupne ozemljitve rešiti znotraj tiskanega vezja. Vendar sta digitalna in analogna ozemljitev dejansko ločeni znotraj plošče. Med seboj niso povezani, ampak so samo na vmesniku, kjer se tiskano vezje povezuje z zunanjim svetom (kot so vtiči itd.). Digitalna ozemljitev je malo v kratkem stiku z analogno ozemljitvijo, upoštevajte, da obstaja samo ena priključna točka. Obstajajo tudi različne podlage na tiskanem vezju, ki jih določa zasnova sistema.

2. Signalni vodi so položeni na električni (ozemljitveni) sloj

Pri ožičenju večslojnih tiskanih plošč na sloju signalne linije ne ostane veliko nedokončanih črt. Dodajanje več plasti bo povzročilo odpadke in povečalo delovno obremenitev proizvodnje, temu primerno pa se bodo povečali tudi stroški. Za rešitev tega protislovja lahko razmislite o ožičenju na električni (ozemljitveni) plasti. Najprej je treba upoštevati plast moči, nato pa plast tal. Ker je ohranjena celovitost tvorbe.

3. Obdelava veznih krakov v vodnikih velike površine

Pri velikopovršinski ozemljitvi (elektrika) so nanjo priključeni kraki pogosto uporabljenih komponent. Ravnanje s povezovalnimi nogami je treba celovito obravnavati. Kar zadeva električno zmogljivost, je bolje, da so blazinice nog sestavnih delov popolnoma povezane z bakreno površino, vendar pa obstaja nekaj skritih nevarnosti pri varjenju sestavnih delov, kot so: ① Varjenje zahteva visokozmogljiv grelec. . ②Enostavno je povzročiti navidezne spajkalne spoje. Zato je ob upoštevanju električne zmogljivosti in procesnih zahtev izdelana spajkalna plošča v obliki križa, ki se imenuje toplotni ščit, splošno znana kot toplotna blazinica (toplotna). Na ta način se lahko odpravi možnost navideznih spajkalnih spojev zaradi prekomernega odvajanja toplote med varjenjem. Seks je močno zmanjšan. Obdelava nog močnostnega (zemeljskega) sloja večslojnih plošč je enaka.

4. Vloga omrežnega sistema pri ožičenju

V mnogih sistemih CAD je ožičenje določeno na podlagi omrežnega sistema. Če je mreža pregosta, čeprav je število kanalov povečano, so koraki premajhni in je količina podatkov v slikovnem polju prevelika. To bo neizogibno imelo višje zahteve za prostor za shranjevanje v napravi, vplivalo pa bo tudi na računalniško hitrost računalniških elektronskih izdelkov. velik vpliv. Nekatere poti so neveljavne, na primer tiste, ki jih zasedajo blazinice nog sestavnih delov ali jih zasedajo pritrdilne luknje in pritrdilne luknje. Preredka mreža in premalo kanalov bo imelo velik vpliv na hitrost usmerjanja. Zato mora obstajati primeren omrežni sistem za podporo ožičenja. Razdalja med krakoma standardne komponente je {{0}}.1 palca (2,54 mm), zato je osnova mrežnega sistema na splošno nastavljena na {{{0}}.1 palca (2,54 mm) ali integralni večkratnik, manjši od {{10}}.1 palca, na primer: 0.05 palca, 0,025 palca, 0,02 palca itd.

5. Ravnanje z napajalnimi in ozemljitvenimi žicami

Tudi če je ožičenje na celotni tiskani plošči pravilno izvedeno, bodo motnje, ki jih povzroči nezadostno upoštevanje napajalnih in ozemljitvenih žic, poslabšale delovanje izdelka in včasih celo vplivale na stopnjo uspešnosti izdelka. Zato je treba ožičenje napajalnih in ozemljitvenih žic jemati resno, da zmanjšate hrupne motnje, ki jih povzročajo napajalne in ozemljitvene žice, da zagotovite kakovost izdelka. Vsak inženir, ki se ukvarja z načrtovanjem elektronskih izdelkov, razume vzrok hrupa med ozemljitveno žico in napajalno žico. Zdaj opisujemo samo zmanjšano dušenje hrupa: dobro znano je dodajanje šuma med napajalno in ozemljitveno žico. Kondenzator Lotus root. Čim bolj razširite napajalne in ozemljitvene žice. Ozemljitvena žica je širša od napajalne žice. Njihovo razmerje je: ozemljitvena žica > napajalna žica > signalna žica. Običajno je širina signalne žice: 0.2~0.3 mm, fina širina pa je lahko do 0.05~0.07 mm. , napajalni kabel je 1,2~2,5 mm. Za PCB digitalnih vezij se lahko uporabijo široke ozemljitvene žice za oblikovanje zanke, to je za oblikovanje ozemljitvenega omrežja (ozemljitve analognih vezij ni mogoče uporabiti na ta način). Za ozemljitvene žice uporabite veliko površino bakrene plasti, neuporabljene pa na tiskani plošči. Vsa mesta so povezana z zemljo in se uporabljajo kot ozemljitvene žice. Lahko pa je izdelana v večslojno ploščo, pri čemer napajalna in ozemljitvena žica zasedata vsak po en sloj.

6. Preverjanje pravil oblikovanja (DRC)

Po končanem načrtovanju ožičenja je potrebno skrbno preveriti, ali je projektiranje v skladu s pravili, ki jih je določil projektant. Prav tako je treba potrditi, ali postavljena pravila ustrezajo potrebam proizvodnega procesa tiskanih plošč. Splošni pregledi vključujejo naslednje vidike: od linije do linije, od linije do linije. Ali je razdalja med blazinicami komponent, linijami in skoznjimi luknjami, blazinicami komponent in skoznjimi luknjami ter skoznjimi luknjami razumna in ali izpolnjuje proizvodne zahteve. Ali sta napajalni in ozemljitveni vodnik ustrezne širine in sta napajalni in ozemljitveni vodnik tesno povezani (nizka valovna impedanca)? Ali je na tiskanem vezju kje mogoče razširiti ozemljitveno žico? Ali so bili sprejeti ukrepi za ključne signalne linije, kot so kratke dolžine, zaščitne linije ter jasno ločene vhodne in izhodne linije? Ali imajo deli analognega in digitalnega vezja neodvisne ozemljitvene žice? Ali bodo grafike (kot so ikone, oznake), ki so bile pozneje dodane na PCB, povzročile kratke stike signala. Spremenite nekatere nezadovoljive oblike linij. Ali so tiskanemu vezju dodane procesne linije? Ali spajkalna maska ​​ustreza zahtevam proizvodnega procesa, ali je velikost spajkalne maske ustrezna in ali je oznaka znaka pritisnjena na ploščico naprave, da se prepreči vpliv na kakovost električnega sklopa. Ali je rob zunanjega okvirja ozemljitvenega sloja napajalnika v večplastni plošči zmanjšan? Če je bakrena folija ozemljitvenega sloja napajalnika izpostavljena zunaj plošče, je lahko povzročiti kratek stik.

7. Oblikovanje prehoda

Via (via) je ena od pomembnih komponent večplastnega tiskanega vezja. Stroški vrtanja običajno predstavljajo 30 % do 40 % stroškov izdelave PCB plošče. Preprosto povedano, vsako luknjo na tiskanem vezju lahko imenujemo prehod. S funkcionalnega vidika lahko prehode razdelimo v dve kategoriji: eden se uporablja za električne povezave med plastmi; drugi se uporablja za pritrjevanje ali pozicioniranje naprav. S procesnega vidika so odprtine na splošno razdeljene v tri kategorije, in sicer slepe odprtine, zakopane odprtine in prehodne odprtine.

Slepe luknje se nahajajo na zgornji in spodnji površini tiskanih vezij. Imajo določeno globino in se uporabljajo za povezavo površinskih tokokrogov in spodnjih notranjih tokokrogov. Globina lukenj običajno ne presega določenega razmerja (odprtine). Zakopane odprtine se nanašajo na priključne luknje, ki se nahajajo na notranji plasti tiskanega vezja in ne segajo do površine vezja. Zgornji dve vrsti lukenj se nahajata v notranji plasti vezja. Izdelani so s postopkom oblikovanja skozi luknjo pred laminacijo. Med postopkom oblikovanja lukenj se lahko prekriva več notranjih plasti. Tretji tip se imenuje skoznja luknja, ki poteka skozi celotno vezje in se lahko uporablja za izvedbo notranjih povezav ali kot montažne pozicionirne luknje za komponente. Ker so skoznje luknje lažje izvedljive v tehnologiji in imajo nižje stroške, se uporabljajo v večini tiskanih vezij namesto drugih dveh skoznih lukenj. Naslednje skoznje luknje se štejejo za skoznje, razen če je določeno drugače.

1. Z vidika oblikovanja je premerna luknja v glavnem sestavljena iz dveh delov, eden je vrtalna luknja na sredini, drugi pa je območje blazinice okoli vrtalne luknje. Velikost teh dveh delov določa velikost prehoda. Očitno je, da oblikovalci pri oblikovanju hitrih tiskanih vezij z visoko gostoto vedno upajo, da morajo biti prehodi čim manjši, tako da lahko na plošči ostane več prostora za ožičenje. Poleg tega, manjši kot so prehodi, manjša je njihova lastna parazitska kapacitivnost. Manjši kot je, bolj primeren je za hitra vezja. Vendar pa zmanjšanje velikosti luknje povzroči tudi povečanje stroškov, velikosti odprtine pa ni mogoče zmanjševati v nedogled. Omejeno je z vrtanjem (drill) in galvanizacijo (plating) ter drugimi procesnimi tehnologijami: manjša kot je luknja, težje jo je vrtati. Dlje kot traja luknja, lažje je odstopiti od središča; in ko globina luknje preseže 6-kratni premer izvrtane luknje, ni nobenega zagotovila, da bo stena luknje enakomerno prevlečena z bakrom. Na primer, trenutna debelina (globina skozi luknjo) običajne 6-plastne PCB plošče je približno 50 Mil, tako da lahko premer vrtanja, ki ga lahko zagotovi proizvajalec PCB, doseže le 8 Mil.

2. Parazitna kapacitivnost odprtine za prehod Sama luknja za prehod ima parazitno kapacitivnost do tal. Če je znano, da je premer izolacijske luknje prehodne luknje na zemeljski plasti D2, je premer plošče prehodne luknje D1, debelina PCB plošče pa T, je dielektrična konstanta podlage plošče ε, potem je velikost parazitske kapacitivnosti prehodne luknje približno: C=1.41εTD1/(D2-D1) Glavni vpliv parazitne kapacitivnosti prehodne luknje na vezje je podaljšajte čas vzpona signala in zmanjšajte hitrost vezja. Na primer, za ploščo tiskanega vezja z debelino 50 Mil, če je odprtina z notranjim premerom 10 Mil in premer ploščice 2{{20} } Uporablja se Mil, razdalja med ploščico in ozemljenim bakrenim območjem pa je 32 Mil, luknjo lahko približno izračunamo z zgornjo formulo. Parazitna kapacitivnost je približno: C=1.41x4.4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. Sprememba časa vzpona, ki jo povzroči ta del kapacitivnosti, je: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0,517x(55/2)=31.28ps. Iz teh vrednosti je razvidno, da čeprav učinek upočasnitve zakasnitve naraščanja, ki ga povzroča parazitska kapacitivnost posameznega prehoda, ni zelo očiten, bi morali načrtovalci še vedno skrbno razmisliti, če se prehodi večkrat uporabljajo v ožičenju za preklapljanje med plastmi. .

3. Parazitska induktivnost vias Podobno obstajajo parazitske kapacitivnosti v vias in parazitske induktivnosti. Pri zasnovi visokohitrostnih digitalnih vezij je škoda, ki jo povzroča parazitska induktivnost prehodov, pogosto večja od vpliva parazitske kapacitivnosti. Njegova parazitska serijska induktivnost bo oslabila prispevek obvodnega kondenzatorja in oslabila učinek filtriranja celotnega elektroenergetskega sistema. Za preprost izračun približne parazitske induktivnosti prehoda lahko uporabimo naslednjo formulo: L=5.08h [ln (4h/d) + 1], kjer se L nanaša na induktivnost via, h je dolžina via in d je središče Premer izvrtane luknje. Iz formule je razvidno, da ima premer premerne luknje majhen vpliv na induktivnost, dolžina pretočne luknje pa vpliva na induktivnost. Če še vedno uporabljamo zgornji primer, lahko induktivnost prehoda izračunamo kot: L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) + 1 ]=1.015nH. Če je čas vzpona signala 1 ns, je njegova ekvivalentna impedanca: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Takšne impedance ni mogoče prezreti, ko skozi njo teče visokofrekvenčni tok. Posebno pozornost je treba nameniti dejstvu, da mora obvodni kondenzator preiti skozi dva prehoda pri povezovanju napajalne in ozemljitvene plasti, zato se bo parazitska induktivnost prehodov eksponentno povečala.

4. Zasnova skoznih lukenj v hitrem tiskanem vezju Skozi zgornjo analizo parazitskih značilnosti skoznih lukenj lahko vidimo, da pri zasnovi hitrega tiskanega vezja navidezno preproste prečne luknje pogosto povzročijo velike negativne učinke na zasnovo vezja. učinek. Da bi zmanjšali škodljive učinke, ki jih povzročajo parazitski učinki vias, poskusite pri načrtovanju narediti naslednje:

1. Z vidika stroškov in kakovosti signala izberite razumno velikost odprtine. Na primer, za 6-10-slojno zasnovo tiskanega vezja pomnilniškega modula je bolje uporabiti prehode 10/20 Mil (vrtanje/podloga). Za nekatere plošče majhne velikosti z visoko gostoto lahko poskusite uporabiti tudi 8/18 Mil vias. luknja. V sedanjih tehničnih pogojih je težko uporabljati prehode manjših dimenzij. Za napajalne ali ozemljitvene prehode razmislite o uporabi večjih velikosti, da zmanjšate impedanco.

2. Iz dveh zgoraj obravnavanih formul je mogoče sklepati, da je uporaba tanjše PCB plošče koristna za zmanjšanje dveh parazitskih parametrov prehodov.

3. Poskusite ne spreminjati plasti signalnih sledi na tiskanem vezju, kar pomeni, da ne uporabljate nepotrebnih prehodov.

4. Zatiči za napajanje in ozemljitev morajo biti izvrtani v bližini. Čim krajši so vodi med vias in nožicami, tem bolje, ker bodo povzročili povečanje induktivnosti. Hkrati morajo biti napajalni in ozemljitveni vodniki čim debelejši, da se zmanjša impedanca.

5. Postavite nekaj ozemljenih prehodov blizu prehodov za spreminjanje signalne plasti, da zagotovite tesno zanko za signal. Na tiskano vezje lahko celo postavite veliko število redundantnih ozemljitvenih prehodov. Seveda pa morate biti tudi prilagodljivi pri oblikovanju. Model prehoda, o katerem smo govorili prej, je primer, ko ima vsaka plast blazinico. Včasih lahko blazinice na nekaterih slojih zmanjšamo ali celo odstranimo. Zlasti kadar je gostota odprtin za prehode zelo visoka, lahko povzroči zlomljen utor za izolacijo vezja v bakreni plasti. Da bi rešili to težavo, lahko poleg premikanja lokacije vias razmislimo tudi o namestitvi vias v bakreno plast. Velikost blazinice je zmanjšana.