Yüksek Hızlı PCB Nedir?
Sinyal iletim frekansı 1 GHz'in üzerinde olan baskılı devre kartına yüksek hızlı baskılı devre kartı diyoruz.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarının (PCB) kullanımının avantajları nelerdir?
Elektronik ürünlerin sinyal frekansını iyileştirmek ve elektromanyetik girişim (EMI) sorununu çözmek için yüksek hızlı baskılı devre kartları (PCB'ler) üretilmiştir. Yüksek hızlı PCB'lerin tasarımı büyük başarı kazandıktan sonra, EMI'ye olan katkısı giderek daha önemli hale gelmiştir. EMI sorunlarının neredeyse %60'ı yüksek hızlı PCB'ler ile çözülebilmektedir.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarında hangi malzemeler kullanılır?
Isı direnci, mekanik dayanıklılık ve iyi (güvenilirlik) özelliklerine sahip malzemeler
Dk/Df parametreleri kararlı olan malzemeler (frekans ve çevreye göre küçük varyasyon katsayısı)
İyi empedans kontrolüne sahip malzemeler
Bakır folyo yüzeyinin düşük pürüzlülüğe sahip malzemeleri
Küçük ve düz açıklıklara sahip cam elyaf kumaş seçilmesi önerilir.
Yüksek hızlı bir PCB tasarlarken hangi ipuçlarını dikkate almalıyım?
Aşağıda yüksek hızlı PCB tasarımıyla ilgili birkaç ipucu açıklanmıştır.
1) Gelişmiş seçeneklere sahip tasarım yazılımı kullanın.
Mühendislerin gelişmiş seçenekler sunabilen tasarım yazılımlarını bilmeleri gerekir. CAD yazılımlarında yüksek hızlı PCB'ler tasarlayabilmek için yazılım araçlarının birçok gelişmiş özelliğe sahip olması gerekir. Güçlü CAD araçlarını daha iyi anlamanız şarttır.
2) Yüksek hızlı yönlendirme
Yüksek hızlı yönlendirme söz konusu olduğunda, tasarımcıların temel yönlendirme kurallarını anlamaları gerekir; bunlar arasında topraklama katmanlarını kesmemek ve yönlendirmeyi kısa tutmak yer alır. Bu nedenle, dijital hatlarda belirli bir mesafenin üzerindeki çapraz karışmayı önleyin ve sinyal bütünlüğü için parazit oluşturabilecek tüm faktörleri engelleyin.
3) Empedans kontrolü ile yönlendirme
Yaklaşık 40-120 ohm'luk bazı sinyaller için empedans eşleştirmesi gereklidir. Karakteristik empedans eşleştirmesi, antenler ve birçok diferansiyel çift ile ortaya çıkar.
Tasarımcıların, yönlendirme genişliğini ve gerekli empedans değerinin nasıl hesaplanacağını anlamaları gerekir. Empedans değeri doğru değilse, sinyal üzerinde ciddi bir etkiye sahip olabilir ve bu da veri bozulmasına yol açabilir.
4) Uzunlukları eşleşen izler
Yüksek hızlı bellek veri yolu ve arayüz veri yolunda birçok hat bulunur. Bu hatlar çok yüksek frekanslarda çalışabilir, bu nedenle sinyalin göndericiden alıcıya eş zamanlı olarak iletilmesi gerekir. Ayrıca, uzunluk eşleştirme adı verilen bir özellik gerektirir. Bu nedenle, en yaygın standartlar, uzunluğa eşleştirilmesi gereken tolerans değerlerini tanımlar.
5) Akım dönüş devresinin alanını en aza indirin.
Yüksek hızlı PCB tasarımcılarının, sürekli bir toprak katmanı tasarlamak, yönlendirmedeki akım dönüş yolunu optimize ederek akım dönüş devresinin alanını azaltmak ve çok sayıda birleştirilmiş via yerleştirmek gibi temel kurallara uymaları gerekir.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarının üretiminde en iyi uygulamalar nelerdir?
Sinyal bütünlüğünü sağlayan yüksek hızlı PCB tasarım becerilerine hakimdir.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarının (PCB) malzemeleri, sinyal iletim performansını sağlamak için uygun şekilde seçilir.
Üretim kontrolü gerçekleştirilir. Üretim sırasındaki ana kontrol noktaları devre genişliği, katman aralığı, bakır kaplı geçiş delikleri, devrelerin bakır kalınlığı, lehim maskesinin kalınlığı vb.dir.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarının (PCB) sahip olma maliyeti nedir?
Aşağıdaki faktörler yüksek hızlı baskılı devre kartlarının maliyetini etkileyecektir.
Malzeme (alt tabaka malzemesi, alt tabakanın kalınlığı, bakır kalınlığı)
Kullanılan üretim ekipmanları
Üretim zorluğu
Müşterinin gereksinimleri
Seçilen paketleme yöntemi
Seçilen teslimat yöntemi
Yüksek Hızlı PCB Tasarımı Nasıl Yapılır?
Yüksek hızlı PCB tasarımı, sinyallerin, empedansın, iletim hatlarının ve diğer birçok teknik unsurun tam olarak dikkate alınmasını gerektiren nispeten karmaşık bir süreçtir. Aşağıdaki teknik noktalar bazı referanslar sağlayabilir.
Yönlendirme için çok katmanlı yapıyı mantıklı bir şekilde kullanın.
Yüksek hızlı devre elemanlarının pinleri arasındaki bağlantı ne kadar kısa olursa o kadar iyidir.
Özellikle önemli sinyal hatları veya yerel üniteler için topraklama çevreleme sistemleri uygulayın.
Yüzey katmanına yerleştirilen yüksek frekanslı sinyal hattı, daha büyük elektromanyetik radyasyon üretme eğilimindedir. Yüksek frekanslı sinyal hattı, güç katmanı ile toprak katmanı arasına yerleştirilmelidir. Güç katmanı ve alt katman tarafından elektromanyetik dalgaların emilmesi nedeniyle üretilen radyasyon çok daha az olacaktır.
Yüksek hızlı PCB ile standart PCB arasındaki fark nedir?
Standart bir PCB için, insanlar esas olarak metal telin kısa devre, yalıtım ve diğer sorunlarıyla ilgilenirler. Bununla birlikte, elektronik ürünlerin yüksek performans arayışıyla birlikte, sinyal iletim frekansının artırılması gerekmekte ve insanlar yüksek hızlı PCB'lerin sinyal bütünlüğü tasarımına daha fazla önem vermektedirler.
Yüksek hızlı baskılı devre kartlarıyla çalışırken dikkate alınması gereken özel hususlar var mı?
Yüksek hızlı PCB'lerin tasarımı ve üretiminde, özellikle yüksek hızlı PCB'lerle çalışırken özel hususlar dikkate alınmalıdır.
Diferansiyel yönlendirme uzunluğu eşleştirilmelidir.
Güzergah, tamamlanmamış zemin düzlemlerinden geçmemelidir.
Diferansiyel yüksek hızlı sinyal hatları üzerine test noktaları yerleştirmeyin.
Yüksek hızlı sinyal hatlarını kristallerin, osilatörlerin, anahtarlamalı güç kaynaklarının, montaj deliklerinin, manyetik cihazların veya periyodik sinyal çiplerinin yakınından veya altından geçirmeyin.
Yüksek hızlı sinyal hatlarını, tam referans topraklama katmanı ile birlikte üst ve alt katmanlara yönlendirmeye çalışın. Hatların iç düzleme yönlendirilmesi önerilmez.
Yüksek hızlı sinyal ile referans topraklama katmanının kenarı arasındaki mesafeyi 90 mil'den fazla tutun.
Soket ve konektör kablolarının kullanımına dikkat edin.
Sıkı empedans değerini karşılamak için Coppe iz genişliği, aralığı ve katman yapısı hassas bir şekilde kontrol edilmelidir.
Yüksek hızlı baskılı devre kartları (PCB'ler) tamamlandığında genellikle TDR empedans testlerine ihtiyaç duyulur.
İstenilen işlevleri karşılamak için uygun malzeme türleri seçilmelidir.
Yüksek hızlı PCB'ler için düz bir yüzey kaplaması gereklidir ve biz her zaman ENEPIG yüzey işlemi için ENIG'i tavsiye ederiz.
Yüksek hızlı bir PCB üzerinde elde edilebilecek maksimum veri aktarım hızı nedir?
Yüksek hızlı bir PCB üzerinde teorik olarak elde edilebilecek maksimum veri aktarım hızı şu ana kadar 10.0 GPs (Gigabit/saniye) civarındadır, ancak bu sürekli olarak iyileşmektedir.
Yüksek hızlı PCB tasarımı yapılırken özel araçlara veya süreçlere ihtiyaç duyuluyor mu?
Yüksek hızlı PCB tasarımı yapılırken Cadence, Mentor, PADS, Altium, HyperLynx, HFSS, ADS gibi PCB tasarım yazılım araçları ve EDA simülasyon araçları gereklidir.
Şunu belirtmekte fayda var ki, bir yazılım aracı bir PCB projesi için uygun olabilirken, başka bir yazılım aracı diğer proje türleri için daha iyi kullanılabilir. Bu nedenle, doğru PCB tasarım yazılım aracını bulmak çok önemlidir.
Yüksek hızlı PCB malzemelerinin temel özellikleri ve tedarikçileri nelerdir?
Yüksek hızlı devre kartı malzemeleri 1 GHz ile 100 GHz arasında FR4, seramik, PTFE veya PTFE takviyeli malzemeler olabilir. Rogers, ISOLA, Ventec, ITEQ, TUC, SHENGYI, Panasonic, Taconic gibi birçok ünlü yüksek hızlı PCB malzeme tedarikçisi bulunmaktadır.
Radar sistemleri için PCB malzemesi seçerken yapılan yaygın hatalar nelerdir?
Radar sistemleri için PCB malzeme seçiminde yapılan yaygın hatalar arasında, yalnızca tek bir malzemeye güvenmek (örneğin, yüksek frekanslı uygulamalar için FR-4 kullanmak), termal yönetim ihtiyaçlarını göz ardı etmek ve gelişmiş malzemelerin üretiminin karmaşıklığını dikkate almamak yer almaktadır.