التعليمات

نطلق على لوحة الدوائر المطبوعة ذات تردد نقل الإشارة الذي يزيد عن 1 جيجاهرتز اسم لوحة الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

مواد ذات مقاومة للحرارة، ومتانة ميكانيكية، وموثوقية جيدة.

المواد ذات معلمات Dk /Df المستقرة (معامل تباين صغير مع التردد والبيئة)

مواد ذات تحكم جيد في المعاوقة

مواد ذات سطح رقائق نحاسية منخفض الخشونة

يوصى باختيار قماش من الألياف الزجاجية بفتحات مسطحة صغيرة.

فيما يلي بعض النصائح حول تصميم لوحة الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

1) استخدم برامج تصميم مزودة بخيارات متقدمة

يحتاج المهندسون إلى معرفة برامج التصميم التي توفر خيارات متقدمة. تتطلب أدوات البرمجيات العديد من الميزات المتطورة لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD). لذا، من الضروري امتلاك فهم أعمق لأدوات التصميم بمساعدة الحاسوب القوية.

2) التوجيه عالي السرعة

فيما يتعلق بتوجيه البيانات عالي السرعة، يحتاج المصممون إلى فهم قواعد التوجيه الأساسية، بما في ذلك عدم قطع طبقات التأريض والحفاظ على مسار قصير. لذا، يُرجى منع التداخل بين الإشارات على مسافة معينة في الخطوط الرقمية، وحماية جميع العوامل التي قد تُسبب تداخلاً يؤثر على سلامة الإشارة.

3) التوجيه مع التحكم في المعاوقة

بالنسبة لبعض الإشارات التي تتراوح مقاومتها بين 40 و120 أوم، يلزم مطابقة المعاوقة. وتُكشف مطابقة المعاوقة المميزة بواسطة الهوائيات والعديد من الأزواج التفاضلية.

يحتاج المصممون إلى فهم كيفية حساب عرض المسار والتراكم اللازم لقيمة المعاوقة. إذا كانت قيمة المعاوقة غير صحيحة، فقد يؤثر ذلك سلبًا على الإشارة، مما قد يؤدي إلى تلف البيانات.

4) آثار ذات أطوال متطابقة

يحتوي ناقل الذاكرة عالي السرعة وناقل الواجهة على العديد من الخطوط. تعمل هذه الخطوط بترددات عالية جدًا، لذا يجب إرسال الإشارة في وقت واحد من المرسل إلى المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الأمر ميزة تُسمى مطابقة الطول. لذلك، تحدد المعايير الأكثر شيوعًا قيم التفاوت التي يجب مطابقتها مع الطول.

5) تقليل مساحة دائرة عودة التيار

يحتاج مصممو لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة إلى اتباع قواعد أساسية، مثل تصميم طبقة أرضية مستمرة وتقليل مساحة دائرة عودة التيار عن طريق تحسين مسار عودة التيار للتوجيه، بالإضافة إلى وضع العديد من الثقوب الموصلة.

يتم إتقان مهارات تصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة، مما يضمن سلامة الإشارة.

يتم اختيار مواد لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة بشكل صحيح لضمان أداء نقل الإشارة.

يتم إجراء مراقبة الإنتاج. وتشمل نقاط المراقبة الرئيسية أثناء الإنتاج عرض الدوائر، والمسافة بين الطبقات، والفتحات المطلية بالنحاس، وسماكة النحاس في الدوائر، وسماكة قناع اللحام، وما إلى ذلك.

ستؤثر العوامل التالية على تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

المادة (مادة الركيزة، سمك الركيزة، سمك النحاس)

معدات التصنيع المستخدمة

صعوبة الإنتاج

متطلبات العميل

طريقة التغليف المختارة

طريقة التوصيل المختارة

يُعدّ تصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة عملية معقدة نسبياً تتطلب دراسة متأنية للإشارات، والمعاوقة، وخطوط النقل، والعديد من العناصر التقنية الأخرى. ويمكن الاستعانة بالنقاط التقنية التالية كمرجع.

استخدم طبقات متعددة للتوجيه بشكل معقول.

كلما كان طول السلك بين دبابيس أجهزة الدوائر عالية السرعة أقصر، كان ذلك أفضل.

قم بتنفيذ أنظمة أرضية محيطة لخطوط الإشارة أو الوحدات المحلية ذات الأهمية الخاصة.

من المرجح أن يؤدي وضع خط إشارة عالي التردد على الطبقة السطحية إلى إنتاج إشعاع كهرومغناطيسي أكبر. لذا، يُفضل وضع هذا الخط بين طبقة الطاقة والطبقة الأرضية. سيؤدي ذلك إلى تقليل الإشعاع الناتج بشكل كبير نتيجة امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة طبقة الطاقة والطبقة السفلية.

في لوحات الدوائر المطبوعة القياسية، ينصبّ الاهتمام عادةً على قصر الدائرة الكهربائية والعزل وغيرها من مشاكل الأسلاك المعدنية. أما مع السعي لتحقيق أداء عالٍ للمنتجات الإلكترونية، تزداد الحاجة إلى زيادة تردد نقل الإشارة، ما يجعل تصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة أكثر اهتمامًا بسلامة الإشارة.

توجد اعتبارات خاصة في تصميم وإنتاج لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة عند التعامل مع لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

يجب أن يتطابق طول مسار التوجيه التفاضلي.

يجب ألا يتقاطع مسار التوجيه مع مستويات أرضية غير مكتملة.

لا تضع نقاط اختبار على أي خطوط إشارة تفاضلية عالية السرعة.

لا تقم بتوجيه خطوط الإشارة عالية السرعة بالقرب من أو أسفل البلورات أو المذبذبات أو مصادر الطاقة التبديلية أو فتحات التثبيت أو الأجهزة المغناطيسية أو رقائق الإشارة الدورية.

حاول توجيه خطوط الإشارة عالية السرعة على الطبقتين العلوية والسفلية مع طبقة أرضية مرجعية كاملة. لا يُنصح بتوجيه الخطوط على المستوى الداخلي.

حافظ على المسافة بين الإشارة عالية السرعة وحافة طبقة الأرض المرجعية أكثر من 90 ميل.

انتبه إلى طريقة التعامل مع أسلاك المقابس والموصلات.

يجب التحكم بدقة في عرض مسار كوبي والمسافة بين الطبقات وهيكلها لتلبية قيمة المعاوقة الضيقة.

عادة ما تكون اختبارات معاوقة TDR ضرورية عند الانتهاء من تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة.

ينبغي اختيار أنواع المواد المناسبة لتلبية الوظائف المطلوبة.

تُعد اللمسة النهائية للسطح المستوي ضرورية للوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة، وننصح دائمًا باستخدام ENIG لمعالجة سطح ENEPIG.

يبلغ الحد الأقصى النظري لمعدل نقل البيانات الذي يمكن تحقيقه على لوحة الدوائر المطبوعة عالية السرعة 10.0 جيجابت في الثانية، ولكن هذا يتحسن باستمرار.

هناك أدوات برمجية مطلوبة لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة وأدوات محاكاة EDA تُستخدم عند تصميم لوحة دوائر مطبوعة عالية السرعة مثل Cadence و Mentor و PADS و Altium و HyperLynx و HFSS و ADS وما إلى ذلك.

تجدر الإشارة إلى أن برنامجًا معينًا قد يكون مناسبًا لمشروع تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، بينما قد يكون برنامج آخر أكثر ملاءمة لأنواع أخرى من المشاريع. لذا، من المهم جدًا اختيار برنامج تصميم لوحات الدوائر المطبوعة المناسب.

يمكن أن تكون المواد عالية السرعة من نوع FR4 أو السيراميك أو PTFE أو مواد مقواة بـ PTFE، بترددات تتراوح من 1 جيجاهرتز إلى 100 جيجاهرتز. وهناك العديد من الموردين المشهورين لمواد لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة، مثل: Rogers وISOLA وVentec وITEQ وTUC وSHENGYI وPanasonic وTaconic، وغيرهم.

تشمل الأخطاء الشائعة في اختيار مواد لوحات الدوائر المطبوعة لأنظمة الرادار الاعتماد فقط على مادة واحدة (على سبيل المثال، استخدام FR-4 لتطبيقات الترددات العالية)، وإغفال احتياجات الإدارة الحرارية، وتجاهل تعقيد تصنيع المواد المتقدمة.