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Hochgeschwindigkeits-PCB

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Willkommen bei globalwellpcba

Mit mehr als einem Jahrzehnt Erfahrung im Bereich Leiterplatten-Prototypen und -Herstellung sind wir bestrebt, die Bedürfnisse unserer Kunden aus verschiedenen Branchen in Bezug auf Qualität, Lieferung, Kosteneffizienz und alle anderen anspruchsvollen Anforderungen zu erfüllen. 

Als einer der erfahrensten Leiterplattenhersteller der Welt sind wir stolz darauf, Ihr bester Geschäftspartner und guter Freund in allen Aspekten Ihrer Leiterplattenanforderungen zu sein.
Individuelle Anfrage

ÜBERBLICK

Artikel Starre Leiterplatte
Maximale Ebene 60L
Min. Spur/Abstand der inneren Ebene 3/3mil
Min. Spur/Abstand der äußeren Ebene 3/3mil
Innenschicht Max Kupfer 6 Unzen
Out Layer Max Kupfer 6 Unzen
Min. mechanisches Bohren 0,15 mm
Min. Laserbohren 0,1 mm
Seitenverhältnis (Mechanisches Bohren) 20:1
Seitenverhältnis (Laserbohren) 1:1
Toleranz der Presspassbohrung ±0,05 mm
PTH-Toleranz ±0,075 mm
NPTH-Toleranz ±0,05 mm
Senktoleranz ±0,15 mm
Plattenstärke 0,4–8 mm
Plattendickentoleranz (<1,0 mm) ±0,1 mm
Plattendickentoleranz (≥1,0 mm) ±10%
Impedanztoleranz Single-Ended: ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 7% (> 50 Ω)
Differenzial: ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 7% (> 50 Ω)
Min. Boardgröße 10*10mm
Maximale Boardgröße 22,5 * 30 Zoll
Konturtoleranz ±0,1 mm
Min. BGA 7 Mio
Min. SMT 7*10mil
Oberflächenbehandlung ENIG, Goldfinger, Immersionssilber, Immersionszinn, HASL(LF), OSP, ENEPIG, Flash Gold; Hartvergoldung
Lötmaske Grün, Schwarz, Blau, Rot, Mattgrün
Mindestabstand zur Lötmaske 1,5 Mio
Min. Lötstopplack-Staudamm 3 Mio
Legende Weiß, Schwarz, Rot, Gelb
Min. Breite/Höhe der Legende 4/23mil
Breite der Dehnungsverrundung /
Bogen und Drehung 0.3%
Inhaltsverzeichnis
Primärer Artikel (H2)

Einführung

In der Elektronik stellt die Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten (PCBs) einen bedeutenden Meilenstein dar und bedient die wachsende Nachfrage nach schnellerer Datenverarbeitung und -übertragung. Da Geräte immer kleiner werden und gleichzeitig komplexer werden, ist es für Ingenieure und Designer gleichermaßen von größter Bedeutung, die Nuancen des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs zu verstehen. Dieser Aufsatz untersucht die Essenz des Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesigns, beschreibt die Kriterien für die Klassifizierung einer Leiterplatte als Hochgeschwindigkeitsplatine und bietet Einblicke in die erforderlichen Designfähigkeiten und die zentrale Rolle von Computer-Aided Design (CAD)-Software in diesem anspruchsvollen technischen Bereich .

Was ist High-Speed-Board-Design?

Beim High-Speed-Board-Design handelt es sich um einen fortschrittlichen PCB-Designansatz, der die physikalischen Eigenschaften der Platine sorgfältig berücksichtigt, um die Signalintegrität bei hohen Frequenzen sicherzustellen. Im Gegensatz zum herkömmlichen PCB-Design, bei dem der Schwerpunkt hauptsächlich auf der Platzierung und Konnektivität von Komponenten liegt, geht das Hochgeschwindigkeitsdesign auf die Herausforderungen ein, die sich aus den schnellen Flankenraten digitaler Signale ergeben. Zu diesen Herausforderungen gehören Signalverzögerungen, Übersprechen, Reflexionen und elektromagnetische Emissionen, die die Leistung elektronischer Geräte erheblich beeinträchtigen können. Beim Hochgeschwindigkeitsdesign müssen Layout, Verpackung, Verbindungen und Schichtenstapel optimiert werden, um diese Probleme zu mildern und einen zuverlässigen und effizienten Betrieb der Schaltung sicherzustellen.

Wann gilt ein Leiterplattendesign als Hochgeschwindigkeitsdesign?

Die Bestimmung, wann ein PCB-Design vom Standard- zum Hochgeschwindigkeitsdesign übergeht, hängt von mehreren Schlüsselfaktoren ab:

  • Digitale Signalgeschwindigkeit: Eine Leiterplatte gilt als Hochgeschwindigkeitsplatine, wenn sie über digitale Schaltkreise mit Geschwindigkeiten von 45 bis 50 MHz oder mehr verfügt, wobei digitale Signale einen wesentlichen Teil des Systems ausmachen.
  • Auswirkungen auf die Signalintegrität: Das Design wird als Hochgeschwindigkeitsdesign eingestuft, wenn die physikalischen Eigenschaften der Leiterplatte, wie z. B. Layout und Materialeigenschaften, beginnen, die Integrität der Signale zu beeinträchtigen, was zu potenziellen Problemen wie Signalverzerrung und Datenbeschädigung führen kann.
  • Vorhandensein von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen: Die Einbeziehung von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen (z. B. DDR, PCI-e, HDMI) erfordert Überlegungen zum Hochgeschwindigkeitsdesign, um die hohen Datenübertragungsraten effektiv bewältigen zu können.

Fähigkeiten im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Um Kenntnisse im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design zu erlangen, sind umfassende Fähigkeiten erforderlich:

Fortgeschrittene CAD-Softwarekenntnisse

  • Werkzeugvertrautheit: Hochgeschwindigkeits-PCB-Design erfordert den Einsatz fortschrittlicher CAD-Software (Computer-Aided Design) mit Funktionen, die über die Grundlagen von Layout und Schaltplanerfassung hinausgehen. Designer müssen mit Software mit umfangreichen Simulationsfunktionen, Impedanzberechnungstools und erweiterten Routing-Funktionen vertraut sein.
  • Simulation und Modellierung: Durch die Verwendung der Simulationstools in der CAD-Software können Designer Hochgeschwindigkeitsschaltungen modellieren und deren Verhalten vorhersagen, bevor physische Prototypen gebaut werden. Dazu gehören Signalintegritätsanalysen, Timing-Analysen und elektromagnetische Simulationen, um potenzielle Probleme wie Signalreflexionen, Übersprechen und elektromagnetische Störungen zu identifizieren.
  • Differentialpaar-Routing: CAD-Software für Hochgeschwindigkeitskonstruktionen umfasst oft spezielle Tools für das Routing von Differentialpaaren – zwei parallele Leiterbahnen, die entgegengesetzte Signale übertragen. Durch die ordnungsgemäße Verwendung dieser Tools wird sichergestellt, dass Differenzpaare mit konsistentem Abstand und Parallelität geroutet werden, was für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität über Hochgeschwindigkeitsdatenleitungen von entscheidender Bedeutung ist.

Impedanzkontrolle und Routing-Disziplin

  • Impedanz verstehen: Bei hohen Frequenzen wird die Impedanz von PCB-Leiterbahnen zu einem entscheidenden Faktor für die Signalintegrität. Designer müssen verstehen, wie sie die Impedanz von Leiterbahnen auf der Grundlage ihrer Geometrie und der dielektrischen Eigenschaften des PCB-Materials berechnen und die Leiterbahnbreite und -abstände entsprechend anpassen, um die gewünschten Impedanzwerte zu erreichen.
  • Routing-Richtlinien: Um die Signalverschlechterung zu minimieren, ist die Einhaltung strenger Richtlinien unerlässlich. Dazu gehört die Vermeidung scharfer Kurven, die die Signalreflexion verstärken können, die Aufrechterhaltung gleichmäßiger Leiterbahnbreiten zur Wahrung der Impedanzkonsistenz und die Weiterleitung von Hochgeschwindigkeitssignalen weg von verrauschten Bereichen der Platine, um das Risiko von Übersprechen zu verringern.

Längenanpassung und Reduzierung der Schleifenfläche

  • Längenanpassung: Digitale Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, wie sie beispielsweise in DDR-Speichersystemen verwendet werden, erfordern, dass Signale gleichzeitig an ihren Zielen ankommen. Dies erfordert eine präzise Längenanpassung der Leiterbahnen, die oft durch das Hinzufügen von Serpentinenbiegungen zum Längenausgleich erreicht wird. CAD-Software kann einen Großteil dieses Prozesses automatisieren, aber ein tiefes Verständnis dafür, wann und wie die Längenanpassung angewendet wird, ist von entscheidender Bedeutung.
  • Reduzierung der Schleifenbereiche: Große Schleifenbereiche in Signalrückführungspfaden können als Antennen wirken, elektromagnetische Energie abstrahlen und zu elektromagnetischen Störungen führen. Hochgeschwindigkeits-PCB-Designer müssen diese Schleifenbereiche minimieren, indem sie sicherstellen, dass Signal- und Rückpfade eng gekoppelt sind. Dies erfordert häufig die strategische Platzierung von Masseebenen und die Verwendung von Durchkontaktierungen zur Schaffung kurzer Rückwege, wodurch die Schleifenfläche reduziert und EMI gemindert wird.
  • Verwendung von Stitching Vias: Um EMI weiter zu reduzieren und die Signalintegrität zu verbessern, verwenden Hochgeschwindigkeits-PCB-Designer häufig zusätzliche Durchkontaktierungen, die entlang der Kanten von Masse- und Stromversorgungsebenen oder zwischen Differenzialpaaren platziert werden. Diese Durchkontaktierungen tragen dazu bei, eine konsistente Referenzebene aufrechtzuerhalten, Schleifenflächen zu reduzieren und Hochgeschwindigkeitssignale vor externen Störungen abzuschirmen.

Entdecken Sie, wie Fähigkeiten im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design im PCB-Montageprozess eingesetzt werden, um optimale Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen indem Sie unseren Leitfaden zur Leiterplattenbestückung besuchen.

Die Rolle von CAD-Software beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Software für computergestütztes Design (CAD) spielt eine entscheidende Rolle beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design und bietet Tools und Funktionen, die auf die Komplexität von Hochgeschwindigkeitsanforderungen zugeschnitten sind. Fortschrittliche CAD-Lösungen bieten:

  • Simulationstools: Ermöglicht Designern die Simulation und Analyse von Signalverhalten, Impedanz und EMI-Effekten vor der physischen Prototypenerstellung.
  • Routenplanungsunterstützung: Bietet ausgefeilte Routing-Algorithmen zur Verwaltung von Leiterbahnlängen, Differentialpaaren und impedanzkontrollierten Pfaden.
  • Designüberprüfung: Ermöglicht die Überprüfung spezieller Designregeln für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb, um die Einhaltung von Leistungsstandards sicherzustellen.

Abschluss

Das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design ist ein entscheidender und herausfordernder Aspekt der modernen Elektroniktechnik und erfordert ein differenziertes Verständnis des Signalverhaltens, der Materialeigenschaften und fortschrittlicher Designtechniken. Mit der Weiterentwicklung elektronischer Geräte wird die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten weiter zunehmen, was die Bedeutung qualifizierter Designer und ausgefeilter CAD-Software unterstreicht, um die Grenzen des Möglichen im Elektronikdesign zu erweitern.

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