PCB, kot nosilec elektronskih komponent in most električnih povezav, se je razvil v različne vrste glede na različne zahteve uporabe, med katerimi jetiskano vezje visoke{0}} hitrosti se bistveno razlikuje od običajnega tiskanega vezjav mnogih pogledih. Poglobljeno razumevanje teh razlik je ključnega pomena za elektronske inženirje, da se ozaveščeno odločajo o vrstah tiskanih vezij, optimizirajo zasnove vezij in zagotovijo učinkovitost elektronskih izdelkov.
Značilnosti prenosa signala
Splošni prenos signala PCB
Na splošno se tiskana vezja večinoma uporabljajo v scenarijih, kjer je hitrost prenosa signala razmeroma nizka, kot so navadna vezja za krmiljenje razsvetljave, preprosta vezja za igrače itd. V teh vezjih je frekvenca signala nizka, hitrost prenosa signala počasna, zakasnitev in popačenje signala med prenosom pa imata relativno majhen vpliv na splošno delovanje vezja.
Visoka hitrost prenosa signala PCB
Visokohitrostna tiskana vezja se osredotočajo na obdelavo visoko-frekvenčnih in visoko{1}}hitrostnih signalov, ki se običajno uporabljajo na področjih, kot so komunikacijska oprema 5G, visoko-zmogljivi računalniki in visoko-hitri sistemi za shranjevanje podatkov. V teh aplikacijah lahko frekvenca signala doseže več GHz ali celo več, hitrost prenosa signala pa je izjemno visoka.
Izbira plošče
Splošna tiskana plošča
Na splošno imajo tiskana vezja razmeroma nizke zahteve glede materialov za plošče in običajno uporabljajo poceni-cenovne-plošče za splošne namene, kot so navadnefr4(ognjevarni laminati, prevlečeni z epoksidno smolo, -ojačeni s steklenimi vlakni). Ta vrsta plošče ima dobre mehanske lastnosti in določene električne izolacijske lastnosti, ki lahko zadostijo osnovnim potrebam splošnih tokokrogov. Njegova dielektrična konstanta in dielektrična izguba sta razmeroma visoki, vendar pri scenarijih prenosa signala z nizko-frekvenčnostjo in-hitrostjo te lastnosti nimajo pomembnega vpliva na delovanje vezja.
PCB plošča visoke hitrosti
Da bi izpolnili zahteve po visoko-frekvenčnem in-hitrostnem prenosu signala, morajo visoko{2}}hitrostna tiskana vezja uporabljati plošče s posebnimi lastnostmi. Te plošče imajo običajno značilnosti nizke dielektrične konstante in majhne dielektrične izgube. Nizka dielektrična konstanta lahko zmanjša zakasnitev signalov med prenosom, medtem ko lahko nizka dielektrična izguba zmanjša izgubo energije signalov med prenosom, s čimer se zagotovi celovitost in stabilnost signalov. Običajne visoko{6}}hitrostne tiskane plošče vključujejo materiale na osnovi PTFE, Rogersove plošče itd. Materiali na osnovi PTFE imajo izjemno nizko dielektrično konstanto in dielektrične izgube ter se dobro obnesejo pri visoko{8}}frekvenčnem prenosu signala. Široko se uporabljajo v-hitri proizvodnji tiskanih vezij na področjih, kot sta komunikacija 5G in satelitska komunikacija. Vendar so stroški teh visoko{13}}zmogljivih plošč sorazmerno visoki, kar je tudi eden od razlogov, zakaj so proizvodni stroški visoko{14}}hitrih tiskanih vezij višji kot pri splošnih tiskanih vezjih.
postavitev oblikovanja
Splošna zasnova tiskane plošče
Zasnova splošnega tiskanega vezja je relativno preprosta, s poudarkom na izpolnjevanju zahtev glede namestitve in električne povezave elektronskih komponent. Pri postavitvi je treba upoštevati predvsem prostorsko lokacijo komponent, enostavnost namestitve in vzdrževanja ter druge dejavnike. Zahteve glede optimizacije za poti prenosa signala niso visoke, postavitev linij pa je relativno ohlapna, kar omogoča večje širine linij in razmike.
Visokohitrostna postavitev tiskanega vezja
Zasnova -hitrostnih tiskanih vezij zahteva celovito upoštevanje več kompleksnih dejavnikov, da se zagotovi visoko{1}}kakovosten prenos signala. Prvič, kar zadeva razporeditev komponent, je treba čim bolj skrajšati prenosno pot hitrih-signalov in zmanjšati zakasnitev prenosa signala. Na primer, v bližini -hitrostnih vmesnikov za prenos podatkov je treba čim bolj postaviti filtrirne kondenzatorje, končne upore in druge sorodne komponente, da optimizirate kakovost signala. Drugič, pri-hitrostnih signalnih vodih je treba strogo nadzorovati širino linije, razmik med vrsticami in dolžino linije, da se doseže natančno ujemanje impedance. Različne frekvence signala in hitrosti prenosa imajo različne zahteve za ujemanje impedance, zato je treba s profesionalnimi izračuni in simulacijami določiti ustrezne parametre voda. Poleg tega morajo tiskana vezja z visoko{10}}hitrostjo tudi razumno načrtovati napajalni in ozemljitveni sloj, da povečajo stabilnost napajanja in odpornost-na motnje signala. Na primer z uporabo velike ozemljitvene ravnine za zmanjšanje upora ozemljitve in zmanjšanje motenj na povratni poti signala; Sprejetje več slojev napajanja za zagotavljanje stabilnega napajanja za različne module vezja.
proizvodni proces
Splošni postopek izdelave tiskanih vezij
Postopek izdelave splošnih tiskanih vezij je razmeroma običajen in vključuje predvsem osnovne korake, kot so izdelava vezja, vrtanje, galvanizacija, spajkalna maska in sitotisk. Pri teh procesih so zahteve po točnosti in nadzoru procesa relativno nizke. Na primer, v tehnologiji vrtanja je zahtevana natančnost odprtine lahko okoli ± 0,1 mm; Pri izdelavi vezja lahko natančnost širine/razmika med črtami doseže približno 5mil/5mil (1mil=0.0254mm), da izpolni zahteve. Ta razmeroma sproščena procesna zahteva ima za posledico nižje proizvodne stroške in krajše proizvodne cikle za običajna tiskana vezja.
Visokohitrostni proizvodni proces PCB
Proizvodni proces -hitrih tiskanih vezij zahteva izjemno visoko natančnost in strog nadzor postopka. Kar zadeva vrtanje, je potrebna visoko{2}}natančna oprema za vrtanje, ki zagotavlja, da natančnost odprtine doseže ± 0,05 mm ali celo več, da se izpolnijo zahteve za visoko{4}}hitrostno perforacijo signala in zmanjša vpliv perforacije na prenos signala. V procesu izdelave vezja je zahteva po natančnosti širine/razmika med črtami običajno 3mil/3mil ali celo manjša, da se doseže natančen nadzor impedance in prenos signala. Poleg tega visokohitrostna tiskana vezja zahtevajo izjemno visoko natančnost poravnave med plastmi v procesu laminacije, da se zagotovi natančnost poti prenosa signala. Hkrati so za izpolnitev povpraševanja po-hitrostnem prenosu signala morda potrebni posebni postopki površinske obdelave, kot sta brezelektrično nikljanje in pozlačevanje, da se izboljša sposobnost spajkanja in prenos signala vezja. Seveda ti visoko{13}}natančni proizvodni procesi ne samo povečajo proizvodne stroške-hitrih tiskanih vezij, ampak predstavljajo tudi resen izziv za tehnično moč in raven opreme proizvajalcev.
tiskana vezja visoke-hitrosti FR-4 PCB