Úvod
Pri{0}}výrobe a návrhu PCBA vyššej triedy inžinieri často zdôrazňujú jeden kľúčový princíp: vysokorýchlostné a citlivé signály by sa mali vždy, keď je to možné, smerovať na vnútorné vrstvy. Mnoho ľudí, ktorí sú noví v dizajne PCB, má tendenciu interpretovať túto prax jednoducho ako prostriedok na „zmiernenie rušenia“, ale v skutočnosti význam smerovania vnútornej-vrstvy ďaleko presahuje kontrolu EMI. Pre modernú-výrobu PCBA s vysokou hustotou je smerovanie citlivých signálov na vnútorných vrstvách v podstate komplexnou stratégiou fyzickej ochrany. Najmä vzhľadom na to, že zložitosť-vysokorýchlostnej komunikácie, priemyselného riadenia a automobilovej elektroniky sa neustále zvyšuje, riziká spojené so smerovaním vonkajšej{8}}vrstvy sa už neobmedzujú len na problémy so šumom signálu, ale zahŕňajú aj spoľahlivosť, stabilitu a dlhodobú-prispôsobivosť prostredia. Preto sa v rastúcom počte{11}}výrobných projektov PCBA s vysokou spoľahlivosťou stalo smerovanie signálov jadra na vnútorných vrstvách základným princípom návrhu.
Stopy vonkajšej-vrstvy sú prirodzene vystavené zložitým prostrediam
Po dokončení výroby PCBA sú stopy vonkajšej{0}}vrstvy PCB priamo vystavené vzduchu a vonkajšiemu prostrediu. Aj keď je povrch PCB pokrytý spájkovacou maskou, stopy môžu byť stále ovplyvnené vlhkosťou, kontaminantmi, mechanickým trením a statickou elektrinou. Najmä v priemyselných zariadeniach, vonkajších termináloch a prostrediach s vysokou-vlhkosťou môže iónová kontaminácia vo vzduchu, kondenzácia a dokonca aj prachové častice rušiť citlivé signály vonkajšej-vrstvy. Na rozdiel od toho sú stopy vnútornej-vrstvy prirodzene uzavreté substrátom PCB, čím vytvárajú fyzickú izolačnú bariéru. Táto štruktúra výrazne znižuje priamy vplyv vonkajšieho prostredia na citlivé signály.
Smerovanie vnútornej{0}}vrstvy poskytuje stabilnejšiu referenčnú rovinu
Pri návrhu a výrobe PCBA stabilita signálu do značnej miery závisí od integrity spätnej cesty. Ak sú citlivé signály smerované priamo na vonkajšie vrstvy, ich referenčná rovina je ľahko ovplyvnená zemnými medenými zárezmi, umiestnením komponentov a okolitými stopami. Naproti tomu stopy vnútornej{2}}vrstvy môžu zvyčajne prebiehať v blízkosti neporušenej vrstvy GND alebo výkonovej vrstvy. To nielen skracuje spätnú dráhu, ale zabezpečuje aj stabilnejšiu impedanciu. Pri projektoch výroby DDR, vysokorýchlostného diferenciálu a RF PCBA sú výhody tejto štruktúry obzvlášť zrejmé. Mnohé problémy so signálom pri vysokej{7}}rýchlosti nie sú v zásade spôsobené „príliš vysokou frekvenciou“, ale skôr nekontrolovanými spätnými cestami, ktoré sú výsledkom nesúvislej referenčnej roviny.
Stopy po vonkajšej{0}vrstve sú náchylnejšie na mechanické poškodenie
Počas samotnej výroby PCBA a následných montážnych procesov je povrch PCB vystavený častej manipulácii. Činnosti, ako je oddelenie panelov, testovanie, montáž, oprava a preprava, všetky zvyšujú riziko poškodenia stôp vonkajšej-vrstvy. Platí to najmä pre dosky plošných spojov s vysokou-hustotou, kde sa jemné{4}}rozstupy medzi jednotlivými rozstupmi trás čoraz viac zužujú. Ak sú citlivé signály smerované priamo na vonkajšie vrstvy, aj malé škrabance, zvyšky spájky alebo kontakt s nástrojmi môžu ohroziť stabilitu stopy. Naproti tomu stopy vnútornej-vrstvy-vložené do PCB-nie sú priamo vystavené mechanickému zaobchádzaniu, čo má za následok vyššiu-spoľahlivosť. To je kľúčový dôvod, prečo mnohé vojenské a automobilové výrobné projekty PCBA zdôrazňujú smerovanie kritických stôp na vnútorných vrstvách.
Štruktúry vnútornej-vrstvy ponúkajú väčšie výhody pre kontrolu EMI
V oblasti výroby PCBA sú problémy s EMI už dlho hlavnou výzvou pri vysokorýchlostnom{0}}dizajne. Keďže stopy vonkajšej-vrstvy sú priamo odkryté, sú náchylnejšie stať sa zdrojmi elektromagnetického žiarenia. Platí to najmä pre vysoko-rýchlostné hodinové signály, RF signály a vysoko{5}}rýchlostné diferenciálne páry. Ak sú smerované priamo na vonkajšie vrstvy, ich vyžarovaná energia sa s väčšou pravdepodobnosťou rozšíri smerom von. Naproti tomu stopy vnútornej{8}}vrstvy, obklopené hornou a spodnou referenčnou vrstvou, tvoria štruktúru podobnú „tienenej dutine“. Táto štruktúra výrazne znižuje únik signálu. Zároveň to sťažuje priame spojenie vonkajšieho elektromagnetického rušenia so stopami vnútornej{11}}vrstvy. Pri vysokorýchlostnom návrhu plošných spojov sa preto uprednostňuje veľký počet signálov jadra pri umiestnení na vnútorné vrstvy.
Vnútorné{0}}smerovanie vrstiev pomáha zlepšiť imunitu ESD
Problémy s elektrostatickým výbojom (ESD) boli pri výrobe PCBA vždy obzvlášť zákerné. Mnohé produkty fungujú normálne počas laboratórneho testovania, ale môžu zlyhať v dôsledku krátkodobého rušenia ESD počas skutočného používania v teréne. Ak sú citlivé obvody umiestnené na povrchu PCB, energia ESD sa môže ľahšie pripojiť priamo do signálovej siete. Na rozdiel od toho, pretože obvody vnútornej-vrstvy sú izolované substrátom PCB, cesta pre elektrostatický výboj je výrazne dlhšia. To znamená, že energia ESD je zoslabená materiálom substrátu skôr, ako dosiahne citlivé signály. V dôsledku toho v produktoch PCBA súvisiacich s priemyselným riadením, lekárskym vybavením a komunikáciou- nie sú kritické riadiace signály zvyčajne vystavené na vonkajších vrstvách.
Vysoko{0}}rýchlostné produkty sa čoraz viac spoliehajú na smerovanie vo vnútornej{1}}vrstve
Keďže vysokorýchlostné rozhrania sa neustále vyvíjajú, požiadavky na integritu signálu pri výrobe PCBA sú čoraz prísnejšie. Napríklad PCIe, USB4, DDR5 a vysokorýchlostné obvody SerDes vyžadujú extrémne vysokú impedanciu. Ak sú tieto signály smerované na vonkajšie vrstvy, sú náchylné na zmeny dielektrika vzduchu, hrúbky spájkovacej masky a vonkajších faktorov prostredia. Na rozdiel od toho je dielektrická štruktúra vnútorných vrstiev stabilnejšia a ponúka lepšiu ovládateľnosť. Preto vysokorýchlostný{8}}dizajn PCB zvyčajne zahŕňa dôsledné plánovanie naskladňovania-s cieľom uprednostniť umiestnenie párov rozdielov jadra medzi vnútorné referenčné vrstvy. Tento prístup nielen zlepšuje kvalitu signálu, ale tiež znižuje riziko následnej nápravy EMC.
Smerovanie vnútornej-vrstvy nie je len otázkou „skrytia“ stôp
Mnoho ľudí verí, že smerovanie citlivých signálov na vnútorných vrstvách je výlučne za účelom „skrytia stôp“. Z pohľadu skutočnej výroby PCBA však skutočne rieši problémy so stabilitou na-úrovni systému. Aspekty, ako je odolnosť voči rušeniu, fyzická ochrana, kontrola impedancie, ESD ochrana a-dlhodobá environmentálna spoľahlivosť, to všetko prináša výhody. Najmä v-spoľahlivých elektronických produktoch už nie je smerovanie vnútornej-vrstvy iba optimalizáciou návrhu, ale základnou požiadavkou pre stabilitu systému. Mnoho náhodných porúch, ktoré sa neskôr ťažko riešia, má v skutočnosti korene v problémoch zasadených počas fázy návrhu PCB.
V oblasti výroby PCBA nie je smerovanie citlivých signálov na vnútorných vrstvách len „špičkovou{0}} praxou“, ale skôr logikou spoľahlivosti, ktorá sa zrodila z dlhodobých-technických skúseností. Keďže elektronické produkty sa stávajú rýchlejšími a ich štruktúra je zložitejšia, o fyzickej ochrane a stabilite signálu už nemožno diskutovať izolovane.
Profil spoločnosti
Spoločnosť Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. vyrába a vyváža rôzne malé stroje na vyberanie a umiestňovanie od roku 2010. Využívajúc výhody nášho vlastného bohatého skúseného výskumu a vývoja, dobre vyškolenej výroby, spoločnosť NeoDen získava skvelú reputáciu u zákazníkov z celého sveta.
s celosvetovou pôsobnosťou vo viac ako 130 krajinách, vynikajúci výkon, vysoká presnosť a spoľahlivosť strojov NeoDen PNP ich robí ideálnymi pre výskum a vývoj, profesionálne prototypovanie a výrobu malých až stredne veľkých sérií. Poskytujeme profesionálne riešenie one stop SMT zariadení.
V našom globálnom ekosystéme spolupracujeme s našimi najlepšími partnermi, aby sme poskytovali komplexnejšie predajné služby, vysoko profesionálnu a efektívnu technickú podporu.
Veríme, že skvelí ľudia a partneri robia z NeoDen skvelú spoločnosť a že náš záväzok voči inováciám, diverzite a udržateľnosti zaisťuje, že automatizácia SMT je dostupná každému nadšencovi kdekoľvek.