pcb elektronisten komponenttien kantajana ja sähköliitäntöjen siltana on kehittynyt erilaisiksi tyypeiksi erilaisten sovellusvaatimusten mukaan, mm.nopealla{0}}piirilevyllä on merkittäviä eroja yleisiin piirilevyihinmonessa suhteessa. Näiden erojen syvällinen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, jotta elektroniikkainsinöörit voivat tehdä tietoon perustuvia valintoja piirilevytyypeistä, optimoida piirisuunnittelua ja varmistaa elektronisten tuotteiden suorituskyvyn.
Signaalin siirtoominaisuudet
Yleinen PCB-signaalin siirto
Yleensä painettuja piirilevyjä käytetään pääasiassa skenaarioissa, joissa signaalin siirtonopeus on suhteellisen alhainen, kuten tavalliset valaistuksen ohjauspiirit, yksinkertaiset lelupiirit jne. Näissä piireissä signaalin taajuus on alhainen, signaalin lähetysnopeus on hidas ja signaalin viiveellä ja vääristymällä lähetyksen aikana on suhteellisen pieni vaikutus piirin yleiseen suorituskykyyn.
Nopea PCB-signaalin siirto
Nopeat painetut piirilevyt keskittyvät korkean{0}}taajuisten ja-nopeiden signaalien käsittelyyn. Näitä signaaleja käytetään yleisesti esimerkiksi 5G-viestintälaitteissa, tehokkaissa-tietokoneissa ja nopeissa tiedontallennusjärjestelmissä. Näissä sovelluksissa signaalin taajuus voi olla useita GHz tai jopa suurempi, ja signaalin siirtonopeus on erittäin nopea.
Hallituksen valinta
Yleinen pcb-levy
Yleensä painetuilla piirilevyillä on suhteellisen alhaiset vaatimukset levymateriaaleille, ja niissä käytetään yleisesti edullisia-yleiskäyttöisiä-levyjä, kuten tavallisia.fr4(paloa hidastavat lasikuituvahvisteiset epoksihartsikupari{0}}verhotut laminaatit). Tämäntyyppisellä levyllä on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja tietyt sähköeristysominaisuudet, jotka voivat täyttää yleisten piirien perustarpeet. Sen dielektrisyysvakio ja dielektrisyyshäviö ovat suhteellisen korkeat, mutta matalan-taajuuden ja alhaisen-nopeuden signaalinsiirtoskenaarioissa näillä ominaisuuksilla ei ole merkittävää vaikutusta piirin suorituskykyyn.
Nopea pcb-levy
Täyttääkseen korkean-taajuuden ja nopean-signaalinsiirron vaatimukset nopeiden-painettujen piirilevyjen on käytettävä erityisominaisuuksilla varustettuja kortteja. Näillä levyillä on tyypillisesti alhainen dielektrisyysvakio ja pieni dielektrisyyshäviö. Matala dielektrisyysvakio voi vähentää signaalien viivettä lähetyksen aikana, kun taas pieni dielektrisyyshäviö voi vähentää signaalien energiahäviötä lähetyksen aikana, mikä varmistaa signaalien eheyden ja vakauden. Yleisiä-nopeita piirilevylevyjä ovat PTFE-pohjaiset materiaalit, Rogers-levyt jne. PTFE-pohjaisilla materiaaleilla on erittäin pieni dielektrisyysvakio ja dielektrisyyshäviö, ja ne toimivat hyvin korkeataajuisessa signaalinsiirrossa. Niitä käytetään laajalti{10}}nopeiden piirilevyjen valmistuksessa esimerkiksi 5G-viestinnässä ja satelliittiviestinnässä. Näiden korkean suorituskyvyn{13}}levyjen hinta on kuitenkin suhteellisen korkea, mikä on myös yksi syy siihen, miksi nopeiden painettujen piirilevyjen valmistuskustannukset ovat korkeammat kuin tavallisten painettujen piirilevyjen.
suunnittelun asettelu
Yleinen piirilevysuunnittelun asettelu
Yleisten piirilevyjen suunnittelu on suhteellisen yksinkertainen, ja siinä keskitytään elektronisten komponenttien asennus- ja sähköliitäntävaatimusten täyttämiseen. Asettelussa huomioidaan komponenttien tilallinen sijainti, asennuksen ja huollon helppous sekä muut tekijät. Signaalin siirtoreittien optimointivaatimukset eivät ole korkeat, ja linjaasettelu on suhteellisen löysä, mikä mahdollistaa suuremmat linjaleveydet ja -välit.
Nopea PCB-suunnitteluasettelu
Nopeiden{0}}painettujen piirilevyjen suunnittelu edellyttää useiden monimutkaisten tekijöiden perusteellista huomioon ottamista korkealaatuisen-signaalinsiirron varmistamiseksi. Ensinnäkin komponenttien asettelun kannalta on välttämätöntä lyhentää nopeiden signaalien siirtotietä mahdollisimman paljon ja vähentää signaalin lähetysviivettä. Esimerkiksi nopeiden{5}}tiedonsiirtoliityntäpiirien läheisyyteen tulisi sijoittaa mahdollisimman paljon suodatuskondensaattoreita, päätevastuksia ja muita vastaavia komponentteja signaalin laadun optimoimiseksi. Toiseksi nopeiden signaalilinjojen kohdalla on välttämätöntä valvoa tarkasti linjan leveyttä, riviväliä ja linjan pituutta tarkan impedanssisovituksen saavuttamiseksi. Eri signaalitaajuuksilla ja siirtonopeuksilla on erilaiset vaatimukset impedanssisovitukselle, ja sopivat linjaparametrit on määritettävä ammattimaisilla laskelmilla ja simulaatioilla. Lisäksi nopeiden{10}}painettujen piirilevyjen on myös suunniteltava teho- ja maakerrokset järkevästi, jotta tehonlähteen vakaus ja signaalin häiriönestokyky paranevat. Esimerkiksi käyttämällä suurta maadoitustasoa vähentämään maadoitusvastusta ja minimoimaan häiriöitä signaalin paluutiellä; Useiden tehokerrosten ottaminen käyttöön vakaan virtalähteen tarjoamiseksi eri piirimoduuleille.
valmistusprosessi
Yleinen piirilevyjen valmistusprosessi
Yleisten painettujen piirilevyjen valmistusprosessi on suhteellisen tavanomainen, ja se sisältää pääasiassa perusvaiheita, kuten piirien valmistus, poraus, galvanointi, juotosmaski ja silkkipainatus. Näissä prosesseissa tarkkuus- ja prosessiohjauksen vaatimukset ovat suhteellisen alhaiset. Esimerkiksi poraustekniikassa vaadittu aukon tarkkuus voi olla noin ± 0,1 mm; Piiriä tehtäessä linjan leveyden/välin tarkkuus voi olla noin 5mil/5mil (1mil{6}}mm) vaatimusten täyttämiseksi. Tämä suhteellisen rento prosessivaatimus johtaa alhaisempiin valmistuskustannuksiin ja lyhyempiin tuotantosykleihin yleisissä painetuissa piirilevyissä.
Nopea PCB-valmistusprosessi
Nopeiden{0}}painettujen piirilevyjen valmistusprosessi vaatii erittäin suurta tarkkuutta ja tiukkaa prosessin valvontaa. Porauksen kannalta tarvitaan korkean -tarkkuusporauslaitteiston varmistaminen, että aukon tarkkuus saavuttaa ± 0,05 mm tai jopa korkeampi, jotta voidaan täyttää nopean-signaalin rei'ityksen vaatimukset ja vähentää rei'ityksen vaikutusta signaalin lähetykseen. Piirinvalmistusprosessissa tarkkuusvaatimus linjan leveydelle/välille on yleensä 3mil/3mil tai jopa pienempi tarkan impedanssisäädön ja signaalinsiirron saavuttamiseksi. Lisäksi nopeat{9}}painetut piirilevyt vaativat erittäin korkeaa kohdistustarkkuutta kerrosten välillä laminointiprosessissa signaalinsiirtoreittien tarkkuuden varmistamiseksi. Samaan aikaan nopean signaalinsiirron kysynnän tyydyttämiseksi voidaan tarvita erityisiä pintakäsittelyprosesseja, kuten sähkötöntä nikkeliä ja kultapinnoitusta, jotta voidaan parantaa piirin juotettavuutta ja signaalinsiirtokykyä. Tietenkin nämä erittäin{13}}tarkat valmistusprosessit eivät ainoastaan lisää nopeiden painettujen piirilevyjen{14}}valmistuskustannuksia, vaan asettavat myös vakavan haasteen valmistajien tekniselle vahvuudelle ja varustetasolle.
nopeat{0}}painetut piirilevyt FR-4 pcb