Interkoneksi sistem papan sirkuit termasuk papan chip-ke-sirkuit, interkoneksi dalam PCB dan interkoneksi antara PCB dan perangkat eksternal. Dalam desain RF, karakteristik elektromagnetik pada titik interkoneksi adalah salah satu masalah utama yang dihadapi oleh desain teknik. Makalah ini memperkenalkan berbagai teknik dari tiga jenis desain interkoneksi di atas, termasuk metode pemasangan perangkat, isolasi kabel dan langkah-langkah untuk mengurangi induktansi timbal.

Ada tanda-tanda bahwa papan sirkuit tercetak sedang dirancang dengan frekuensi yang meningkat. Karena kecepatan data terus meningkat, bandwidth yang diperlukan untuk transmisi data juga mendorong batas frekuensi sinyal ke 1GHz atau lebih tinggi. Teknologi sinyal frekuensi tinggi ini, meskipun jauh melampaui teknologi gelombang milimeter (30GHz), melibatkan RF dan teknologi gelombang mikro kelas bawah.

Metode desain teknik RF harus mampu menangani efek medan elektromagnetik yang lebih kuat yang biasanya dihasilkan pada frekuensi yang lebih tinggi. Medan elektromagnetik ini dapat menginduksi sinyal pada jalur sinyal atau jalur PCB yang berdekatan, menyebabkan crosstalk yang tidak diinginkan (interferensi dan kebisingan total) dan merusak kinerja sistem. Backloss terutama disebabkan oleh ketidakcocokan impedansi, yang memiliki efek yang sama pada sinyal sebagai noise dan interferensi tambahan.

High return loss memiliki dua efek negatif: 1. Sinyal yang dipantulkan kembali ke sumber sinyal akan meningkatkan noise sistem, sehingga lebih sulit bagi penerima untuk membedakan noise dari sinyal; 2. 2. Setiap sinyal yang dipantulkan pada dasarnya akan menurunkan kualitas sinyal karena bentuk sinyal input berubah.

Meskipun sistem digital sangat toleran terhadap kesalahan karena hanya menangani sinyal 1 dan 0, harmonik yang dihasilkan ketika pulsa meningkat pada kecepatan tinggi menyebabkan sinyal menjadi lebih lemah pada frekuensi yang lebih tinggi. Meskipun koreksi kesalahan maju dapat menghilangkan beberapa efek negatif, sebagian dari bandwidth sistem digunakan untuk mengirimkan data yang berlebihan, yang mengakibatkan penurunan kinerja. Solusi yang lebih baik adalah memiliki efek RF yang membantu daripada mengurangi integritas sinyal. Direkomendasikan bahwa total return loss pada frekuensi tertinggi dari sistem digital (biasanya titik data yang buruk) menjadi -25dB, setara dengan VSWR 1.1.

Desain PCB bertujuan untuk menjadi lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah. Untuk RF PCBS, sinyal berkecepatan tinggi terkadang membatasi miniaturisasi desain PCB. Saat ini, metode utama untuk memecahkan masalah cross-talk adalah manajemen tanah, jarak antara kabel dan mengurangi induktansi timbal. Metode utama untuk mengurangi return loss adalah pencocokan impedansi. Metode ini mencakup pengelolaan bahan insulasi yang efektif dan isolasi jalur sinyal aktif dan jalur arde, terutama antara keadaan jalur sinyal dan arde.

Karena interkoneksi adalah tautan terlemah dalam rantai sirkuit, dalam desain RF, sifat elektromagnetik dari titik interkoneksi adalah masalah utama yang dihadapi desain teknik, setiap titik interkoneksi harus diselidiki dan masalah yang ada dipecahkan. Interkoneksi papan sirkuit mencakup interkoneksi papan chip-ke-sirkuit, interkoneksi PCB, dan interkoneksi sinyal input/output antara PCB dan perangkat eksternal.

Interkoneksi antara chip dan papan PCB

PenTIum IV dan chip berkecepatan tinggi yang berisi sejumlah besar interkoneksi input/output sudah tersedia. Sedangkan untuk chipnya sendiri, performanya bisa diandalkan, dan kecepatan pemrosesannya sudah bisa mencapai 1GHz. Salah satu aspek yang paling menarik dari simposium Interkoneksi GHz baru-baru ini (www.az.ww.Com) adalah bahwa pendekatan untuk menangani volume dan frekuensi I/O yang terus meningkat telah diketahui dengan baik. Masalah utama interkoneksi antara chip dan PCB adalah kepadatan interkoneksi yang terlalu tinggi. Solusi inovatif disajikan yang menggunakan pemancar nirkabel lokal di dalam chip untuk mengirimkan data ke papan sirkuit terdekat.

Apakah solusi ini berhasil atau tidak, jelas bagi para peserta bahwa teknologi desain IC jauh di depan teknologi desain PCB untuk aplikasi hf.

interkoneksi PCB

Adapun teknik dan metode untuk desain PCB hf adalah sebagai berikut:

1. Sudut 45° harus digunakan untuk sudut saluran transmisi untuk mengurangi kerugian balik (Gbr. 1);

2 nilai konstan isolasi sesuai dengan tingkat papan sirkuit isolasi kinerja tinggi yang dikontrol secara ketat. Metode ini bermanfaat untuk manajemen medan elektromagnetik yang efektif antara bahan isolasi dan kabel yang berdekatan.

3. Spesifikasi desain PCB untuk etsa presisi tinggi harus ditingkatkan. Pertimbangkan untuk menentukan kesalahan lebar garis total +/-0.0007 inci, mengelola potongan bawah dan penampang bentuk kabel dan menentukan kondisi pelapis dinding sisi kabel. Manajemen keseluruhan geometri kabel (kawat) dan permukaan pelapis penting untuk mengatasi efek kulit yang terkait dengan frekuensi gelombang mikro dan untuk menerapkan spesifikasi ini.

4. Ada induktansi tap di lead yang menonjol. Hindari menggunakan komponen dengan lead. Untuk lingkungan frekuensi tinggi, yang terbaik adalah menggunakan komponen yang dipasang di permukaan.

5. Untuk sinyal melalui lubang, hindari menggunakan proses PTH pada pelat sensitif, karena proses ini dapat menyebabkan induktansi timbal pada lubang tembus.

6. Menyediakan lapisan tanah yang melimpah. Lubang yang dibentuk digunakan untuk menghubungkan lapisan pembumian ini untuk mencegah medan elektromagnetik 3d mempengaruhi papan sirkuit.

7. Untuk memilih proses pelapisan nikel non-elektrolisis atau pelapisan emas imersi, jangan gunakan metode pelapisan HASL. Permukaan berlapis ini memberikan efek kulit yang lebih baik untuk arus frekuensi tinggi (Gambar 2). Selain itu, lapisan yang sangat mudah dilas ini membutuhkan lebih sedikit timah, membantu mengurangi pencemaran lingkungan.

8. Lapisan ketahanan solder dapat mencegah pasta solder mengalir. Namun, karena ketidakpastian ketebalan dan kinerja insulasi yang tidak diketahui, menutupi seluruh permukaan pelat dengan bahan tahan solder akan menyebabkan perubahan besar dalam energi elektromagnetik dalam desain mikrostrip. Umumnya, solder dam digunakan sebagai lapisan tahanan solder.

Jika Anda tidak terbiasa dengan metode ini, konsultasikan dengan insinyur desain berpengalaman yang telah bekerja di papan sirkuit gelombang mikro untuk militer. Anda juga dapat berdiskusi dengan mereka berapa kisaran harga yang Anda mampu. Misalnya, lebih ekonomis untuk menggunakan desain mikrostrip coplanar yang didukung tembaga daripada desain strip. Diskusikan hal ini dengan mereka untuk mendapatkan ide yang lebih baik. Insinyur yang baik mungkin tidak terbiasa memikirkan biaya, tetapi saran mereka bisa sangat membantu. Ini akan menjadi pekerjaan jangka panjang untuk melatih insinyur muda yang tidak terbiasa dengan efek RF dan kurang pengalaman dalam menangani efek RF.

Selain itu, solusi lain dapat diadopsi, seperti memperbaiki model komputer untuk dapat menangani efek RF.

Interkoneksi PCB dengan perangkat eksternal

Kita sekarang dapat mengasumsikan bahwa kita telah memecahkan semua masalah manajemen sinyal di papan dan pada interkoneksi komponen diskrit. Jadi bagaimana Anda memecahkan masalah input/output sinyal dari papan sirkuit ke kabel yang menghubungkan perangkat jarak jauh? Trompeter Electronics, seorang inovator dalam teknologi kabel koaksial, sedang mengerjakan masalah ini dan telah membuat beberapa kemajuan penting (Gambar 3). Juga, lihatlah medan elektromagnetik yang ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah ini. Dalam hal ini, kami mengelola konversi dari mikrostrip ke kabel koaksial. Dalam kabel koaksial, lapisan tanah terjalin dalam cincin dan ditempatkan secara merata. Pada microbelts, lapisan grounding berada di bawah garis aktif. Ini memperkenalkan efek tepi tertentu yang perlu dipahami, diprediksi, dan dipertimbangkan pada waktu desain. Tentu saja ketidaksesuaian ini juga dapat menyebabkan backloss dan harus diminimalisir untuk menghindari noise dan gangguan sinyal.

Manajemen masalah impedansi internal bukanlah masalah desain yang dapat diabaikan. Impedansi dimulai pada permukaan papan sirkuit, melewati sambungan solder ke sambungan, dan berakhir pada kabel koaksial. Karena impedansi bervariasi dengan frekuensi, semakin tinggi frekuensinya, semakin sulit manajemen impedansinya. Masalah menggunakan frekuensi yang lebih tinggi untuk mengirimkan sinyal melalui broadband tampaknya menjadi masalah desain utama.

Makalah ini merangkum

Teknologi platform PCB membutuhkan perbaikan terus-menerus untuk memenuhi persyaratan desainer IC. Manajemen sinyal Hf dalam desain PCB dan manajemen sinyal input/output pada papan PCB perlu perbaikan terus-menerus. Apapun inovasi menarik yang akan datang, saya pikir bandwidth akan semakin tinggi, dan menggunakan sinyal frekuensi tinggi akan menjadi prasyarat untuk pertumbuhan itu.