Basic methods for minimizing RF effects during PCB interconnect design

The interconnect of circuit board system includes chip-to-circuit board, interconnect within ПХБ-ийн and interconnect between PCB and external devices. RF -ийн дизайны хувьд харилцан холболтын цэг дэх цахилгаан соронзон шинж чанар нь инженерийн дизайны хувьд тулгардаг гол бэрхшээлүүдийн нэг юм. Энэхүү баримт бичигт төхөөрөмж суурилуулах арга, утсыг тусгаарлах, хар тугалганы индукцийг бууруулах арга хэмжээ гэх мэт дээрх гурван төрлийн харилцан холболтын дизайны янз бүрийн техникийг танилцуулсан болно.

ipcb

Хэвлэмэл хэлхээний самбарыг давтамжийг нэмэгдүүлэх зорилгоор зохион бүтээх шинж тэмдэг байдаг. Мэдээллийн хурд нэмэгдсээр байгаа тул өгөгдөл дамжуулахад шаардагдах зурвасын өргөн нь дохионы давтамжийн таазыг 1ГГц ба түүнээс дээш түвшинд хүргэдэг. Энэхүү өндөр давтамжийн дохионы технологи нь хэдийгээр миллиметр долгионы технологи (30GHz) -ээс хамаагүй хол давсан боловч RF болон бага оврын богино долгионы технологийг хамардаг.

RF -ийн инженерчлэлийн дизайны аргууд нь ихэвчлэн илүү өндөр давтамжтайгаар үүсгэгддэг цахилгаан соронзон орны нөлөөллийг зохицуулах чадвартай байх ёстой. Эдгээр цахилгаан соронзон орон нь зэргэлдээх дохионы шугам эсвэл ПХБ -ийн шугам дээр дохио өдөөж, хүсээгүй хөндлөн гүйлт (хөндлөнгийн оролцоо, нийт дуу чимээ) үүсгэж, системийн ажиллагаанд сөргөөр нөлөөлдөг. Арын алдагдал нь үндсэндээ импедансын тохиромжгүй байдлаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь нэмэлт дуу чимээ, хөндлөнгийн оролцоотой адил дохионд нөлөөлдөг.

Өндөр өгөөжтэй алдагдал нь хоёр сөрөг үр дагавартай: 1. Дохионы эх үүсвэр рүү буцаан туссан дохио нь системийн дуу чимээг нэмэгдүүлж, хүлээн авагч нь дуу чимээг дохиогоос ялгахад хэцүү болгодог; 2. 2. Оруулсан дохионы хэлбэр өөрчлөгддөг тул тусгасан аливаа дохио нь дохионы чанарыг үндсэндээ доройтуулдаг.

Хэдийгээр дижитал систем нь зөвхөн 1 ба 0 дохиогоор ажилладаг тул алдааг маш сайн тэсвэрлэдэг боловч импульс өндөр хурдтай өсөхөд үүсдэг гармоникууд нь өндөр давтамжтай үед дохиог сулруулдаг. Алдааг залруулах нь зарим сөрөг үр дагаврыг арилгах боломжтой боловч системийн зурвасын өргөний нэг хэсгийг илүүдэл өгөгдөл дамжуулахад ашигладаг бөгөөд ингэснээр гүйцэтгэл буурдаг. Илүү сайн шийдэл бол дохионы бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулахаас илүү туслах RF -ийн нөлөөтэй байх явдал юм. Дижитал системийн хамгийн өндөр давтамжтай өгөгдлийн нийт алдагдлыг (ихэвчлэн мэдээлэл муутай цэг дээр) -25dB байх нь 1.1 -ийн VSWR -тэй тэнцүү байхыг зөвлөж байна.

ПХБ -ийн загвар нь жижиг, хурдан, өртөг багатай байхыг зорьдог. For RF PCBS, high-speed signals sometimes limit the miniaturization of PCB designs. At present, the main method to solve the problem of cross-talk is ground management, spacing between wiring and reducing lead inductance. Буцах алдагдлыг бууруулах гол арга бол импеданс тааруулах явдал юм. Энэ арга нь тусгаарлах материалын үр дүнтэй менежмент, идэвхтэй дохионы шугам ба газардуулгын шугамыг тусгаарлах, ялангуяа дохионы шугам ба газрын төлөв байдлын хооронд орно.

Интернэт холболт нь хэлхээний хэлхээний хамгийн сул холбоос учраас RF -ийн дизайны хувьд инженерийн дизайны хувьд тулгарч буй гол асуудал бол холболтын цэгийн цахилгаан соронзон шинж чанар юм. Цахилгаан хэлхээний самбарын холболт нь чип-хэлхээний самбар хоорондын холболт, ПХБ-ийн холболт, ПХБ ба гадаад төхөөрөмжүүдийн хооронд дохио оролт/гаралтын холболтыг агуулдаг.

Interconnection between chip and PCB board

The PenTIum IV and high-speed chips containing a large number of input/output interconnects are already available. As for the chip itself, its performance is reliable, and the processing rate has been able to reach 1GHz. One of the most exciting aspects of the recent GHz Interconnect symposium (www.az.ww. Com) is that approaches to dealing with the ever-increasing volume and frequency of I/O are well known. The main problem of interconnect between chip and PCB is that the density of interconnect is too high. An innovative solution was presented that uses a local wireless transmitter inside the chip to transmit data to a nearby circuit board.

Энэхүү шийдэл нь ажиллах эсэхээс үл хамааран IC дизайны технологи нь hf програмын ПХБ -ийн дизайны технологиос хамаагүй хол байгаа нь оролцогчдод ойлгомжтой байв.

ПХБ -ийн харилцан холболт

HF ПХБ -ийн дизайны техник, аргууд дараах байдалтай байна.

1. Буцах алдагдлыг багасгахын тулд дамжуулах шугамын буланд 45 ° өнцөг ашиглах ёстой (Зураг 1);

2 хатуу тусгаарлагдсан өндөр гүйцэтгэлтэй тусгаарлагч хэлхээний хавтангийн түвшний дагуу тусгаарлагчийн тогтмол утга. Энэ арга нь тусгаарлагч материал ба зэргэлдээх утас хоорондын цахилгаан соронзон орныг үр дүнтэй удирдахад ашигтай юм.

3. Өндөр нарийвчлалтай сийлбэр хийх ПХБ -ийн дизайны үзүүлэлтийг сайжруулах шаардлагатай. Шугамын өргөний нийт алдааг +/- 0.0007 инч, утас хэлбэрийн огтлол ба хөндлөн огтлолыг удирдах, хажуугийн ханын өнгөлгөөний нөхцлийг тодорхойлох талаар бодож үзээрэй. Утасны (геометрийн) геометр ба бүрэх гадаргуугийн ерөнхий менежмент нь богино долгионы давтамжтай холбоотой арьсны нөлөөллийг шийдвэрлэх, эдгээр үзүүлэлтүүдийг хэрэгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.

4. Цухуйсан утаснуудад цоргоны индукц байдаг. Хар тугалга бүхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглахаас зайлсхий. Өндөр давтамжтай орчинд гадаргуу дээр суурилуулсан эд ангиудыг ашиглах нь зүйтэй.

5. Цооногоор дамжих дохионы хувьд мэдрэмтгий хавтан дээрх PTH процессыг ашиглахаас зайлсхийх хэрэгтэй, учир нь энэ процесс нь дамжин өнгөрөх нүхэнд хар тугалганы индукц үүсгэж болзошгүй юм.

6. Элбэг дэлбэг газрын давхаргыг хангах. 3d цахилгаан соронзон орны хэлхээний самбар дээр нөлөөлөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд эдгээр газардуулгын давхаргыг холбоход цутгасан нүхийг ашигладаг.

7. Электролизгүй никель бүрэх эсвэл усанд дүрэх алтыг өнгөлөх процессыг сонгохын тулд HASL бүрэх аргыг бүү ашигла. Энэхүү цахилгаан бүрсэн гадаргуу нь өндөр давтамжийн гүйдэлд арьсанд илүү сайн нөлөө үзүүлдэг (Зураг 2). Нэмж дурдахад гагнах өндөр чадвартай энэхүү бүрхүүл нь цөөн тооны тугалга шаарддаг бөгөөд энэ нь хүрээлэн буй орчны бохирдлыг бууруулахад тусалдаг.

8. Гагнуурын эсэргүүцлийн давхарга нь гагнуурын зуурмагийг урсахаас сэргийлж чаддаг. Гэсэн хэдий ч зузаан нь тодорхойгүй, тусгаарлагчийн гүйцэтгэл тодорхойгүй байгаа тул хавтангийн гадаргууг бүхэлд нь гагнуурын эсэргүүцлийн материалаар хучих нь бичил зурвасын дизайнд цахилгаан соронзон энергийг их хэмжээгээр өөрчлөхөд хүргэдэг. Generally, solder dam is used as solder resistance layer.

Хэрэв та эдгээр аргуудыг сайн мэдэхгүй байгаа бол цэргийн зориулалттай богино долгионы хэлхээний самбар дээр ажиллаж байсан туршлагатай дизайнер инженерээс зөвлөгөө аваарай. Та мөн тэдэнтэй ямар үнийн хязгаарыг төлж чадах талаар ярилцаж болно. For example, it is more economical to use a copper-backed coplanar microstrip design than a strip design. Discuss this with them to get a better idea. Сайн инженерүүд зардлын талаар бодож сураагүй байж болох ч тэдний зөвлөгөө нэлээд тустай байж болох юм. RF-ийн эффектийг мэддэггүй, RF-ийн эффекттэй ажиллах туршлагагүй залуу инженерүүдийг сургах нь урт хугацааны ажил болно.

Үүнээс гадна RF -ийн эффектийг зохицуулах чадвартай байхын тулд компьютерийн загварыг сайжруулах гэх мэт бусад шийдлүүдийг ашиглаж болно.

ПХБ нь гадны төхөөрөмжүүдтэй холбогддог

Самбар дээр болон салангид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан холболт дээр дохионы удирдлагын бүх асуудлыг шийдсэн гэж бид одоо бодож байна. Тэгэхээр хэлхээний самбараас алсын төхөөрөмжийг холбосон утас хүртэлх дохионы оролт/гаралтын асуудлыг хэрхэн шийдвэрлэх вэ? Trompeter Electronics, an innovator in coaxial cable technology, is working on this problem and has made some important progress (Figure 3). Доорх 4 -р зурагт үзүүлсэн цахилгаан соронзон орныг анхаарч үзээрэй. Энэ тохиолдолд бид микро зурвасаас коаксиаль кабель руу хөрвүүлэх ажлыг удирдаж байна. Коаксиаль кабелийн хувьд газрын давхаргууд нь цагираг хэлбэртэй, жигд зайтай байдаг. Бичил бүсэд газардуулгын давхарга нь идэвхтэй шугамын доор байна. Энэ нь дизайны үед ойлгох, урьдчилан таамаглах, авч үзэх шаардлагатай зарим эффектүүдийг танилцуулдаг. Мэдээжийн хэрэг, энэхүү тохиромжгүй байдал нь буцааж алдагдахад хүргэж болзошгүй бөгөөд дуу чимээ, дохионы хөндлөнгийн оролцооноос зайлсхийхийн тулд багасгах хэрэгтэй.

Дотоод эсэргүүцлийн асуудлын менежмент нь үл тоомсорлож болох дизайны асуудал биш юм. Эсэргүүцэл нь хэлхээний хавтангийн гадаргуугаас эхэлж, гагнуурын холболтоор дамжин холболт руу дамжиж, коаксиаль кабелиар дуусна. Импеданс нь давтамжаас хамаарч өөр өөр байдаг тул давтамж өндөр байх тусам эсэргүүцлийн менежмент илүү хэцүү болно. Өргөн зурвасын дагуу дохио дамжуулахын тулд өндөр давтамжийг ашиглах асуудал нь дизайны гол асуудал юм.

This paper summarizes

PCB platform technology needs continuous improvement to meet the requirements of IC designers. Hf signal management in PCB design and signal input/output management on PCB board need continuous improvement. Whatever exciting innovations are coming, I think bandwidth is going to get higher and higher, and using high frequency signals is going to be a prerequisite for that growth.