Proč je tak obtížné navrhovat VF a mikrovlnné desky plošných spojů?

/0 Komentáře/v /přidal

Proč je tak obtížné navrhovat VF a mikrovlnné desky plošných spojů?

Pro nejjednodušší vysvětlení: VF a mikrovlnné desky plošných spojů jsou určeny pro provoz na vysokých frekvencích, takže proces návrhu je o něco složitější. Kromě toho, že jsou citlivější na šum signálu, vyžadují vodivý materiál a mají ostré rohy.

VF a mikrovlnné desky jsou určeny k provozu vysokofrekvenčních signálů.

VF a mikrovlnné obvody jsou specializované desky, které jsou určeny pro práci s vysokofrekvenčními signály. Tyto desky jsou často vyrobeny z materiálů s nízkým CTE, díky čemuž jsou stabilnější v podmínkách vysokých teplot. Umožňují také snadné zarovnání více vrstev. Kromě toho se vyznačují strukturou skládání desek z více vrstev, která pomáhá snížit náklady na montáž a maximalizovat výkon. Vysokofrekvenční signály jsou velmi citlivé na šum a konstruktéři musí zajistit, aby jejich desky plošných spojů byly vůči tomuto šumu odolné.

Pro VF desky plošných spojů je nezbytný substrát s vysokou propustností. Relativní permitivita je poměr mezi dielektrickou konstantou a permitivitou vakua. Tato vlastnost je důležitá, protože minimalizuje množství místa potřebného na desce plošných spojů. Kromě toho musí být materiály substrátu stabilní při vysokých i nízkých teplotách a měly by být odolné vůči vlhkosti.

Jsou citlivější na šum signálu

Vysokofrekvenční signálový šum je častým problémem u VF a mikrovlnných desek plošných spojů a konstruktéři musí být obzvláště opatrní, aby jeho účinky omezili. VF a mikrovlnné signály mají mnohem menší toleranci k signálovému šumu než vysokorychlostní digitální signály a musí být tvarovány tak, aby se jeho účinky minimalizovaly. Aby byla zajištěna nepřerušená cesta signálového šumu, měla by být na desce plošných spojů použita zemnící rovina.

Šum signálu může mít na rádiové a mikrovlnné desky řadu negativních účinků. Za prvé, rádiové a mikrovlnné signály jsou citlivější na signálový šum, protože se šíří cestou nejmenšího odporu. Signály s vyššími frekvencemi mají tendenci jít cestou s nízkou indukčností, což může způsobit šum signálu a zvonění. Proto je nezbytné zajistit souvislou zemní rovinu od ovladače k přijímači.

Vyžadují vodivý materiál pro odvádění tepla.

Při napájení desky s plošnými spoji pro rádiové nebo mikrovlnné vlny musí vodivý materiál odvádět vzniklé teplo. Toho se dosahuje podle obecného modelu tepelného toku, kdy teplo proudí od zdroje do oblasti s nižší teplotou. Pro VF aplikace se obvykle používá vodivý materiál, jako je měď, protože má schopnost odvádět teplo beze ztrát.

Dielektrická konstanta (Dk) substrátu DPS určuje, jak dobře odvádí teplo. DPS vyrobené z vodivého materiálu mají nižší hodnotu Dk než desky vyrobené z inertního materiálu. Vysoké hodnoty Dk mají za následek menší plošné spoje.

Vyžadují více pravidel pro navrhování

VF a mikrovlnné desky plošných spojů mají několik pravidel pro navrhování, která je třeba dodržet pro optimální výkon. Například uspořádání VF/mikrovlnné desky plošných spojů musí zohledňovat potřebu impedančního přizpůsobení mezi vodiči, což je při práci s VF kritické. Kromě toho musí uspořádání obvodů také minimalizovat riziko přeslechů, což je výměna energie mezi vodiči.

Dalším důležitým pravidlem při návrhu VF/mikrovlnné desky plošných spojů je, že materiál substrátu musí být schopen absorbovat nízkou vlhkost. To pomůže zmenšit prostor potřebný pro desku plošných spojů. Dalším hlediskem pro materiály substrátu je relativní permitivita, což je poměr dielektrické konstanty a permitivity vakua. V ideálním případě by měla být relativní permitivita materiálů pro VF/mikrovlnné desky plošných spojů dostatečně vysoká, aby umožňovala vysokorychlostní propojení bez ohrožení šířky vedení a tolerance impedance. To vyžaduje pečlivou analýzu předběžných parametrů a materiálů, které by měly být určeny pomocí schématu desky plošných spojů.

Jak zlepšit odvod tepla pomocí návrhů desek plošných spojů

/0 Komentáře/v /přidal

Jak zlepšit odvod tepla pomocí návrhů desek plošných spojů

If you want your PCB to work effectively and efficiently, then you should consider some design changes. To improve heat dissipation, you need to optimize your component layout. This will help your PCB to fully utilize copper planes, thermal dissipation holes, and solder mask openings. In addition, you should ensure that the thermal resistance channel you use is reasonable, allowing smooth heat export from the PCB.

Thermal vias

One of the ways to improve heat dissipation with PCB designs is to include thermal vias. Thermal vias have the advantage of allowing the transfer of heat between two different layers. A larger thermal via will provide more space for heat to move. In the past, vias filled with conductive epoxy were popular. But these vias are not only uneconomical, but they can also be expensive. Instead, consider using regular thermal vias, which are free, and almost as effective.

Thermal vias are not only beneficial to the device, but they also help to lower the junction temperature. They also allow for other methods of heat dissipation on the backside of the PCB.

Copper weight

Copper weight is an important consideration when planning a PCB design. It increases the overall thickness of the circuit board and is usually measured in ounces per square foot. PCBs that use heavy copper can have weights as high as 20 oz per square foot. In addition to thickness, copper weight is also a major factor in the current carrying capacity of a PCB.

Heavy-copper PCBs are often used in power electronics gadgets and other devices that must withstand severe environments. These designs feature thicker traces that can carry higher currents. They also eliminate the need for odd-length traces. In addition, low-copper PCBs will allow a low trace impedance, but are unlikely to feature extremely small trace widths.

Exposed pads

The presence of a thermal via will reduce the difference between the temperature of the pad and the surrounding plane. The thermal conductivity of a thermal via is also reduced if the surface has an underlying plane. A thermal via placed between two pads will be a small percentage of the surface area.

Je velmi důležité minimalizovat množství tepla generovaného výkonovými součástkami na deskách plošných spojů. Z tohoto důvodu by je konstruktéři měli držet dál od rohů a sousedních stop. Měli by také optimalizovat prostor kolem těchto výkonových součástek, což se často děje odhalením výkonových podložek. Tyto typy podložek odvádějí 80% teplo generované pouzdrem integrovaného obvodu spodní částí pouzdra a zbytek se rozptýlí po stranách.

Snížení tepla na deskách plošných spojů mohou konstruktéři pomoci vylepšenými produkty pro řízení tepla. Mezi tyto produkty patří tepelné trubice, chladiče, ventilátory a další. Tyto výrobky mohou pomoci snížit teplotu na desce plošných spojů vedením, pasivní konvekcí a sáláním. Kromě toho mohou konstruktéři zvolit způsob propojení, který sníží teplo vznikající na desce. Běžný přístup s odkrytými deskami povede k více problémům s teplem, než kolik jich vyřeší.

Chladicí ventilátory

Desky s plošnými spoji mohou být vybaveny chladicími ventilátory, které odvádějí teplo z desky. Obecně platí, že desky plošných spojů vyrobené z měděných nebo polyimidových základních materiálů odvádějí teplo rychleji než desky vyrobené z nevodivého základního materiálu. Tyto desky plošných spojů jsou také pružnější a často mají větší plochy pro vedení tepla. Kromě toho umožňují větší prostor mezi výkonnými součástmi.

Správné umístění chladicích ventilátorů pomáhá zlepšit odvod tepla. Správné uspořádání desek plošných spojů umisťuje komponenty s nejvyšším příkonem za chladicí ventilátory. Pomocí průvodce návrhem desek plošných spojů IPC-2221 může konstruktér zjistit doporučené vzdálenosti mezi jednotlivými součástmi.

Tepelně vodivé substráty

Výběr tepelně vodivého substrátu pro návrh desky plošných spojů je důležitým faktorem při návrhu. Může pomoci zlepšit odvod tepla tím, že sníží tepelné namáhání aktivních součástí. Vysoká tepelná vodivost může také eliminovat potřebu rozměrných chladičů nebo ventilátorů.

Tepelně vodivé substráty jsou základními součástmi pro desky plošných spojů, proto je důležité vybrat ty správné. Kromě použití tepelně vodivých substrátů může tepelný přenos snížit také správné geometrické uspořádání součástí. Rozhodující je například vzdálenost mezi stopami. Pokud jsou stopy příliš krátké, mohou způsobit horká místa nebo zhoršit výkon citlivých součástek. Dalším důležitým hlediskem je tloušťka měděných stop. Měli byste zvolit měděné stopy s nízkou impedancí, což sníží množství ztrátového výkonu a produkci tepla.

Použití tepelně vodivých substrátů v návrzích desek plošných spojů může zlepšit odvod tepla a snížit tepelný odpor mezi zařízeními. Použití tepelně vodivých materiálů na spodní straně vývodů čipů může také zvětšit kontaktní plochu mezi nimi, což pomůže zařízením odvádět teplo. Kromě toho lze tepelně vodivé materiály použít pro výplně, které pomáhají snížit tepelný odpor.

Rozdíl mezi konstrukcí flexibilních desek a pevných desek plošných spojů

/0 Komentáře/v /přidal

Rozdíl mezi konstrukcí flexibilních desek a pevných desek plošných spojů

Pokud se zajímáte o flexibilní desky plošných spojů, možná vás zajímá, jaký je rozdíl mezi flexibilní a pevnou konstrukcí desky. Ačkoli obě používají jako hlavní izolační materiál materiál FR4, existují mezi flex deskou a pevnou deskou určité rozdíly. První hlavní rozdíl spočívá v tom, že flex desku lze osadit nebo přilepit k povrchu. Dalším velkým rozdílem je, že na flex PCB může být přidána stínicí fólie. Posledním rozdílem mezi pevnou a ohebnou deskou plošných spojů je typ použitého izolačního materiálu.

FR4 je nejběžnějším pevným izolačním materiálem pro flex desky plošných spojů.

Pevné desky plošných spojů jsou vyrobeny z epoxidového laminátu FR4. Tento materiál je obvykle nejlevnějším materiálem pro výrobu DPS. Tento materiál však není tak vhodný pro aplikace vyžadující vysoké teploty. Aby s tím výrobci bojovali, používají na jádro FR4 vysokoteplotní lamináty. To vede ke snížení nákladů, zvýšení odolnosti a zlepšení výkonu.

Pružné desky plošných spojů jsou vyrobeny z pružných materiálů, jako je polyesterová nebo polyimidová fólie. Tyto materiály jsou levné, ale nejsou ideální pro vysokofrekvenční obvody. Tuhé desky plošných spojů vyžadují pro svou efektivní funkci materiál FR4. Tuhé desky plošných spojů se používají také ve zdravotnictví a farmaceutickém průmyslu a v různých typech zařízení.

Při výběru desek plošných spojů FR4 je třeba brát v úvahu mnoho faktorů, ale nejdůležitější je kvalita výrobku. I když mnoho výrobců vyrábí cenově dostupné produkty, neměli byste dělat kompromisy v kvalitě. Tloušťka je důležitá, pokud jde o určení počtu vrstev na desce. Silnější deska vydrží déle. Dbejte také na správné impedanční přizpůsobení, které je v každém elektrickém obvodu nezbytné.

Materiál FR4 má velmi vysokou dielektrickou konstantu, takže je ideální pro vysoké teploty a mechanické podmínky. FR4 se však nedoporučuje pro vysokofrekvenční aplikace. Pro tyto aplikace jsou vhodnější vysokofrekvenční lamináty.

Odsazené vodiče v konstrukci flexodesky

Posunuté vodiče jsou důležitým prvkem v konstrukci flexibilního obvodu. Ačkoli jsou pro mnoho aplikací skvělou volbou, mohou také způsobovat problémy. Mohou se poškodit při montáži, používání a manipulaci. Aby k tomu nedošlo, je důležitý použitý materiál. Existuje mnoho různých typů používaných materiálů a výrobci se musí rozhodnout, který typ bude nejlépe sloužit jejich potřebám. Mezi běžné materiály používané pro ohybové obvody patří měď a polyimid.

Odsazené stopy pomáhají zabránit nadměrnému namáhání vnějších vodičů při ohýbání. Měděné prvky by měly mít na vnějších vrstvách minimální volný prostor 0,025 palce. Kromě toho je důležité vyvážit tloušťku ohybových vrstev. Kromě toho lze vrstvy flex použít v párech. Důležité je také udržovat flexi lepidlo mimo pevnou oblast. Paralelní uspořádání navíc pomáhá eliminovat mechanické namáhání.

Ohebné obvody se obvykle skládají ze dvou typů: pevných a ohebných obvodů. Ohebné flexiobvody se často označují jako flexi desky. Tento typ desek je vyroben z několika vrstev mědi a každou vrstvu lze ohýbat v různém rozsahu. Poloměr ohybu je důležitý pro zachování tvaru a integrity obvodu.

Ohebné obvody se liší od pevných obvodů, ale mnoho postupů je stejných. Flex materiál, obvykle polyimid plátovaný mědí, se vrtá, pokovuje, fotograficky zobrazuje a vyvolává. Poté se vypálí, aby se odstranila přebytečná vlhkost. Nakonec se pokryje krycí vrstvou, která zabraňuje odlupování a praskání desky.

4 tipy pro kontrolu desek plošných spojů

/0 Komentáře/v /přidal

4 tipy pro kontrolu desek plošných spojů

Kontrola desek plošných spojů je proces, který zahrnuje různé testy k nalezení závad. Tento proces zahrnuje kontrolu drsnosti, deformací a rozměrů desky. Zahrnuje také kontrolu kvality povrchu desky na vady, jako jsou důlky, škrábance a dutiny. Kromě toho vyžaduje důkladnou kontrolu elektrických konektorů, průchodek a pokovení podložek z hlediska výskytu vad.

Automatizovaná optická kontrola (AOI)

AOI je vynikajícím nástrojem pro hodnocení kvality desek plošných spojů. Tento proces může pomoci odhalit vady na desce plošných spojů dříve, než povedou k dalším problémům. AOI využívá k rozpoznání vad systém zpracování obrazu. Může také měřit rozměry obalu. Skládá se z několika částí, včetně aktualizačního systému, osvětlovacího systému a obrazového systému CCD.

AOI lze použít v jakékoli fázi výrobního procesu, včetně pájení přetavením, což je kritická fáze výrobního procesu. Je ideální pro velkosériovou výrobu, protože dokáže odhalit více vad. Nedoporučuje se však pro malosériovou výrobu nebo vývojové série. Navíc vyžaduje značné investice a čas na nastavení. AOI vám může pomoci snížit náklady a zároveň zvýšit efektivitu úpravou výrobních parametrů.

AOI je velmi užitečná pro detekci pájecích můstků. Detekuje také přebytečnou pájku na podložkách. To je problém, který může být lidskými kontrolory přehlédnut, zejména pokud musí kontrolovat desítky desek podobného designu. AOI dokáže tyto vady odhalit a v případě potřeby odeslat desku k přepracování.

Elektrické testy

Elektrické testy pro kontrolu desek plošných spojů zahrnují testování stop desky plošných spojů. Tyto testy mohou pomoci zjistit, zda existují nějaké závady nebo konstrukční problémy. Mohou také pomoci určit, zda má deska s plošnými spoji dostatečnou izolaci mezi součástkami. K dispozici jsou různé typy testů, z nichž každý se zaměřuje na jinou oblast desky.

Elektrické testy se často používají k potvrzení, že na desce plošných spojů nedochází ke zkratům a jiným problémům. Obvykle se to provádí tak, že se deska přitlačí k lůžku se sondami. Proces testování je časově náročný a vyžaduje drahé nástroje. Existuje několik různých typů strojů pro kontrolu desek plošných spojů a každý z nich má své výhody a nevýhody.

Druhý typ testu zahrnuje analýzu struktury desky. Této analýze se také říká průřezová analýza. Jedná se o destruktivní postup, který však odhalí kritické konstrukční vady. Tento typ testu je často vyžadován při složité a velkosériové výrobě desek plošných spojů.

Rentgenové snímky

Kontrola desek plošných spojů pomocí rentgenového záření může být velmi přesný proces. Díky vysoké penetrační síle rentgenového záření lze získat vysoce kvalitní snímky, které odhalí rozdíly v hustotě a tloušťce desek plošných spojů. Tyto údaje lze použít k určení kvality spoje nebo k diagnostice závady v konstrukci. Tato technologie se používá v mnoha průmyslových procesech, od počáteční fáze výroby až po závěrečné testování.

Prohlížením desky plošných spojů pomocí rentgenového záření mohou inspektoři odhalit problémy, které jsou skryté na povrchu desky. Kromě identifikace dutin, můstků a dalších "skrytých" spojů mohou rentgenové paprsky odhalit i zasypané nebo slepé průchodky a nadměrné nebo nedostatečné množství pájecí pasty. Rentgenové paprsky jsou také užitečné při kontrole obalů pro povrchovou montáž "Ball grid array", což je běžný typ desek plošných spojů. U tohoto typu desek plošných spojů je na desce více spojů než na standardních deskách plošných spojů a je obtížnější je prozkoumat pouze vizuální kontrolou.

Rentgenová kontrola desek plošných spojů může poskytnout vysoce kvalitní měření a pomoci výrobcům zajistit kvalitu jejich desek plošných spojů. Rentgenové paprsky jsou ideální pro dvouvrstvé nebo vícevrstvé desky, protože mohou testovat vnitřek vzorku. Mohou také odhalit vady, které jiné metody nedokážou odhalit, a vysoký rozsah testů umožňuje získat přesnější výsledky. Rentgenové paprsky mohou také poskytnout informace o měření, které lze použít k vyhodnocení výrobního procesu.

Tomografie

DPS lze kontrolovat pomocí rentgenové technologie. Tato pokročilá technika využívá speciální přípravek, který drží desku plošných spojů na místě, zatímco je vystavena rentgenovému záření. Přípravek pomáhá inženýrům prohlížet předmět z různých úhlů. Detektor měří velikost útlumu v každé projekci, která se pak použije k rekonstrukci objektu. DPS jsou vyrobeny z různých materiálů a některé materiály absorbují více rentgenového záření než jiné.

Použití tomografie ke zkoumání desek plošných spojů má několik výhod. Dokáže přesně identifikovat chybějící nebo nesprávně umístěné vývody či konektory. Dokáže také odhalit případné vnitřní vady čipů integrovaných obvodů. Kromě toho může měřit kvalitu pájení kuličkových mřížek.

PCB mohou obsahovat i neviditelné vady. Rentgenové snímky mohou odhalit chybějící nebo prasklé pájecí spoje. Snímky pořízené těmito přístroji jsou velmi podrobné a umožňují inspektorům analyzovat různé aspekty vady. Prázdné místo v pájecích spojích desky snižuje tepelnou vodivost pájecího spoje a snižuje spolehlivost.