Печатни платки
Арнолд ВернерсАрнолд Вирнерс е сертифициран по IPC като сертифициран дизайнер на свързване (CID), сертифициран дизайнер на свързване на напреднали (CID+) и подписващ инструктор като главен изпълнителен директор (CEO) на CAD и CAM отдела на компанията (Хановер, Германия). |
Оригиналната статия е тук, стр. 27-30
Метализиране на краищата на печатни платки
Трябва да се има предвид, че всеки трансфер на сигнал изисква обратна верига (т.нар. обща шина, земя, GND), както и факта, че трансферът на информация не се осъществява в двумерни слоеве, а в тримерни електромагнитни полета. Следователно всяко устройство (и всяка печатна платка) е огромен електронен микрокосмос с невъобразимо разнообразие от събития в най-малките пространства.
Тук се крие ключът към обобщена стратегия за постигане на електромагнитна стабилност. Дизайнът на многослойните печатни платки се състои от сигнални слоеве, насложени един върху друг, и непрекъснати силови слоеве. По време на работа на устройството генерираната, но непотърсена енергия се излъчва от краищата на силовите зони. Принципите на проектиране на веригата имат за цел да компенсират тези ефекти, например чрез използване на прекратяване на сигнала, определяне на определени свойства на сигнала (импеданс, импеданс) или системата за разпределение на мощност MultiPowerSystems (MPS) с голям капацитет.
Успехът на тези линейни методи за сигнализиране не можебъдете изчерпателни. С тяхна помощ не е възможно да се постигне ефективен контрол на електромагнитните полета в триизмерното пространство.
Такъв контрол обаче може да се осигури, ако полетата са разделени на части: на повърхността на дъската и вътре в нея. По принцип това разделяне може да бъде създадено чрез структурирано бягство. Анализът на дизайна на многослойна печатна платка води до едно просто заключение: всеки слой завършва с правоъгълник в края на платката. Ако разсъждаваме по този начин, тогава задачата може да се счита за поставена: контролът на триизмерното електромагнитно пространство в печатната платка се постига чрез екраниране на нейните краища.
Може да се предвиди, че ако това бъде направено, електромагнитната съвместимост на платката ще се подобри значително.
PCB покритие
По този начин процесът на галванично покритие винаги причинява отлагане на метал и върху повърхността на дъската. Тази повърхност може да бъде модифицирана по различни начини: може да включва отвори, изрези или фрезоване. Ако е необходимо да се метализират крайните повърхности на крайната дъска, тогава в повечето случаи ще са необходими само незначителни промени в последователността на операциите.
Крайните повърхности, които трябва да бъдат обработени, не се извършват в една от последните операции (както обикновено се случва), а трябва да бъдат създадени още преди процеса на обшивка. В този случай се препоръчва да се използва фрезоване, за да се получи контурът на дъската, тъй като при фрезоване можете лесно да получите прав или заоблен контур. Също така на този етап можете да извършите изрези в средата на дъската и / или частично контурно фрезоване. Фрезоването може да се използва за изрязване на контура на дъската до пълната й дебелина.
Във всеки случай е възможно да се метализират неплъзгащи се каналивърху дъската, прорязвайки повърхността на детайла само до определена дълбочина. Ако се изисква покритие на целия външен контур на печатната платка, трябва да се има предвид, че за следващите операции по производство и / или сглобяване на печатна платка по нейния контур са необходими джъмпери с ширина 1-2 mm, за да държат платката в детайла и тези издатини не могат да бъдат метализирани (вижте Фигура 1, областта, оградена в жълто). Ръбовете на всички метализирани фрезовани контури ще получат същото окончателно галванично покритие като цялата платка.
Цената на обшивката на краищата е доста ниска. Всеки производител на печатни платки разполага с линия за поцинковане на оборудване за покритие и фрезоване. По този начин не са необходими допълнителни инвестиции в оборудване или нов процес. Изборът на „покрити краища: ДА/НЕ“ трябва да се прави само при определяне на последователността на производствените операции.
система за охлаждане
По този начин една от стратегическите цели на автоматизираното проектиране и конструиране на устройства трябва да бъде интегрирането на средства за отстраняване на топлина в дизайна на многослоен продукт. В допълнение към структурните характеристики на многослойните платки (дебели медни слоеве, системи с множество слоеве на захранване), проводимият модел на PCB също трябва да бъде включен в радиатора на PCB.
Фактът, че метализацията на краищата на дъската има никак незначителен принос за решаването на този проблем, следва от изчисляването на крайната повърхност на стандартна европлочка (100 × 160 mm). Тази площ е 2 x (10+16) x 0,15=7,80 cm². В съвременните дизайни е доста трудно да се отдели такава свободна зона на външните слоеве, предназначена за охлаждане на платката. Освен това трябвавземете предвид качеството на отвеждане на топлината през крайните повърхности на печатната платка.
Една компактна зона върху външния слой на дъската не може да разсейва и провежда топлина толкова ефективно, колкото затворена зона с форма на лента, разположена по протежение на контура (виж Фигура 2).
Целостта на сигнала
На разстояние от няколко милиметра от ръба на печатната платка до кабела може да няма екранировка или непрекъснат висококачествен заземен потенциал. Резултатът може да бъде ясно видимо изкривяване на сигнала. Качеството на сигнала може да бъде гарантирано, ако печатната платка, конекторът и кабелът образуват едно цяло.
Този проблем се решава с помощта на конектори, прикрепени към метализираните крайни повърхности на платката. Диференциалните сигнали се предават от горната и долната част на конектора към горната и долната страна на печатната платка. В централната част конекторът има метална контактна повърхност, която също е повърхност с нулев потенциал. От задната страна тази контактна повърхност е свързана с частично метализирания край на печатната платка (виж фиг. 3). По този начин, при идеални условия, всеки сигнал среща равномерно електромагнитно поле през конектора от кабела към входните компоненти на печатната платка.