¿Qué es una PCB de alta velocidad?
Llamamos placa de circuito impreso de alta velocidad a una PCB con una frecuencia de transmisión de señal superior a 1 GHz.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar PCB de alta velocidad?
Para mejorar la frecuencia de la señal y resolver el problema de EMI en productos electrónicos, se fabricaron PCB de alta velocidad. Tras el gran éxito del diseño de PCB de alta velocidad, su contribución a la EMI es cada vez más importante. Casi el 60% de los problemas de EMI se pueden resolver con PCB de alta velocidad.
¿Qué materiales se utilizan en las PCB de alta velocidad?
Materiales con resistencia al calor, tenacidad mecánica y buena (confiabilidad).
Materiales con parámetros Dk/Df estables (pequeño coeficiente de variación con la frecuencia y el entorno)
Materiales con buen control de impedancia
Materiales con baja rugosidad de la superficie de la lámina de cobre.
Se recomienda elegir tela de fibra de vidrio con pequeñas aberturas planas.
¿Qué consejos debo tener en cuenta al diseñar una PCB de alta velocidad?
A continuación se describen varios consejos sobre el diseño de una PCB de alta velocidad.
1) Utilice software de diseño con opciones avanzadas
Los ingenieros necesitan conocer el software de diseño que ofrece opciones avanzadas. Las herramientas de software requieren funciones sofisticadas para diseñar PCB de alta velocidad en software CAD. Es necesario comprender mejor las potentes herramientas CAD.
2) Enrutamiento de alta velocidad
En el enrutamiento de alta velocidad, los diseñadores deben comprender las reglas básicas, como evitar cortar las capas de tierra y mantener un enrutamiento corto. Por lo tanto, es importante evitar la diafonía a cierta distancia en las líneas digitales y proteger todos los factores que puedan generar interferencias que afecten la integridad de la señal.
3) Enrutamiento con control de impedancia
Para algunas señales de entre 40 y 120 ohmios, se requiere adaptación de impedancia. Esta adaptación de impedancia característica se detecta mediante antenas y numerosos pares diferenciales.
Los diseñadores deben comprender cómo calcular el ancho del enrutamiento y la acumulación necesaria del valor de impedancia. Si el valor de impedancia no es correcto, puede afectar gravemente la señal y provocar la corrupción de datos.
4) Trazas con coincidencia de longitud
Existen numerosas líneas en el bus de memoria de alta velocidad y el bus de interfaz. Estas líneas pueden operar a frecuencias muy altas, por lo que la señal debe transmitirse simultáneamente del emisor al receptor. Además, requiere una función llamada adaptación de longitud. Por lo tanto, las normas más comunes definen los valores de tolerancia que deben adaptarse a la longitud.
5) Minimizar el área del circuito de retorno de corriente
Los diseñadores de PCB de alta velocidad deben seguir reglas básicas, como diseñar una capa de tierra continua y reducir el área del circuito de retorno de corriente optimizando la ruta de retorno de corriente del enrutamiento, además de colocar muchas vías unidas.
¿Cuáles son algunas de las mejores prácticas para la fabricación de PCB de alta velocidad?
Se dominan las habilidades de diseño de PCB de alta velocidad, lo que garantiza la integridad de la señal.
Los materiales de las PCB de alta velocidad se seleccionan adecuadamente para garantizar el rendimiento de la transmisión de la señal.
Se realiza el control de producción. Los principales puntos de control durante la producción son el ancho de los circuitos, el espaciado entre capas, las vías revestidas con cobre, el espesor del cobre de los circuitos, el espesor de la máscara de soldadura, etc.
¿Cuál es el costo de propiedad cuando se trata de PCB de alta velocidad?
Los siguientes factores afectarán el costo de las PCB de alta velocidad.
Material (el material del sustrato, el espesor del sustrato, el espesor del cobre)
El equipo de fabricación utilizado
Dificultad de producción
Requisitos del cliente
El método de embalaje elegido
El método de entrega elegido
¿Cómo diseñar PCB de alta velocidad?
El diseño de PCB de alta velocidad es un proceso relativamente complejo que requiere la consideración completa de señales, impedancia, líneas de transmisión y muchos otros elementos técnicos. Los siguientes puntos técnicos pueden servir de referencia.
Utilice múltiples capas para el enrutamiento de manera razonable.
Cuanto más corto sea el cable entre los pines de los dispositivos de circuitos de alta velocidad, mejor.
Implementar marcos de tierra para líneas de señales o unidades locales particularmente importantes.
Las líneas de señal de alta frecuencia ubicadas en la capa superficial tienden a producir mayor radiación electromagnética. Deben ubicarse entre la capa de potencia y la capa de tierra. La radiación generada será mucho menor debido a la absorción de ondas electromagnéticas por la capa de potencia y la capa inferior.
¿Cuál es la diferencia entre una PCB de alta velocidad y una PCB estándar?
En una PCB estándar, la principal preocupación son los cortocircuitos, el aislamiento y otros problemas del cable metálico. Sin embargo, con la búsqueda de productos electrónicos de alto rendimiento, es necesario aumentar la frecuencia de transmisión de la señal y se prioriza el diseño de la integridad de la señal en PCB de alta velocidad.
¿Hay alguna consideración especial a tener en cuenta al manipular PCB de alta velocidad?
Al manipular PCB de alta velocidad, se deben tener en cuenta consideraciones especiales en el diseño y la producción de PCB de alta velocidad.
La longitud del enrutamiento diferencial debe coincidir.
El trazado no debe cruzar planos de tierra incompletos.
No coloque puntos de prueba en ninguna línea de señal diferencial de alta velocidad.
No coloque líneas de señales de alta velocidad cerca o debajo de cristales, osciladores, fuentes de alimentación conmutadas, orificios de montaje, dispositivos magnéticos o chips de señales periódicas.
Intente enrutar las líneas de señal de alta velocidad en las capas superior e inferior con una capa de tierra de referencia completa. No se recomienda enrutar las líneas en el plano interior.
Mantenga la distancia desde la señal de alta velocidad hasta el borde de la capa de tierra de referencia a más de 90 mil.
Preste atención al manejo del cableado del zócalo y del conector.
El ancho de la traza de cobre, el espacio y la estructura de disposición deben controlarse con precisión para cumplir con el valor de impedancia ajustado.
Las pruebas de impedancia TDR generalmente son necesarias cuando se terminan las PCB de alta velocidad.
Se deben elegir los tipos de materiales adecuados para cumplir las funciones deseadas.
Se necesita un acabado de superficie plana para PCB de alta velocidad, y siempre recomendamos ENIG para el tratamiento de superficie ENEPIG.
¿Cuál es la velocidad máxima de transferencia de datos que se puede lograr en una PCB de alta velocidad?
La velocidad máxima teórica de transferencia de datos alcanzable en una PCB de alta velocidad es de 10,0 GPs (Gigabits por segundo), pero está mejorando continuamente.
¿Se requieren herramientas o procesos especiales al diseñar una PCB de alta velocidad?
Se requieren herramientas de software de diseño de PCB y herramientas de simulación EDA al diseñar una PCB de alta velocidad, como Cadence, Mentor, PADS, Altium, HyperLynx, HFSS, ADS, etc.
Cabe destacar que una herramienta de software puede ser adecuada para un proyecto de PCB, mientras que otra puede ser más adecuada para otros tipos de proyectos. Por lo tanto, es fundamental encontrar la herramienta de diseño de PCB adecuada.
¿Cuáles son las especificaciones básicas y los proveedores de material de PCB de alta velocidad?
El material de alta velocidad puede ser FR4, cerámica, PTFE o material reforzado con PTFE, con frecuencias de 1 GHz a 100 GHz. Existen varios proveedores reconocidos de materiales para PCB de alta velocidad, como Rogers, ISOLA, Ventec, ITEQ, TUC, SHENGYI, Panasonic, Taconic, etc.
¿Cuáles son los errores comunes al seleccionar materiales de PCB para sistemas de radar?
Los errores comunes en la selección de materiales de PCB para sistemas de radar incluyen confiar únicamente en un solo material (por ejemplo, usar FR-4 para aplicaciones de alta frecuencia), pasar por alto las necesidades de gestión térmica e ignorar la complejidad de fabricar materiales avanzados.