Η βασική διαφορά μεταξύ των-σανίδων υψηλής ταχύτητας και των συνηθισμένωνπλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτωνέγκειται στην ικανότητά τους να μεταδίδουν σταθεράυψηλή-συχνότητακαι σήματα υψηλής-ταχύτητας, τα οποία καθορίζουν άμεσα τα υλικά, το σχεδιασμό και τα σενάρια εφαρμογής τους.
Τα υλικά είναι το θεμέλιο: οι πλακέτες υψηλής-ταχύτητας πρέπει να χρησιμοποιούν ειδικά υλικά με χαμηλή διηλεκτρική σταθερά (Dk) και χαμηλό συντελεστή απώλειας (Df), όπως φύλλα PTFE ή Rogers, προκειμένου το σήμα να τρέχει γρήγορα και να έχει χαμηλές απώλειες. ΣυνήθηςFR-4Το υλικό επαρκεί για συνηθισμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, με χαμηλό κόστος αλλά περιορισμένη απόδοση.
Η σχεδίαση είναι η ψυχή: οι πλακέτες υψηλής-ταχύτητας έχουν σχεδιαστεί σαν δίκτυα μεταφοράς ακριβείας, με αυστηρό έλεγχο σύνθετης αντίστασης, διαφορική καλωδίωση, αποφυγή ορθής γωνίας δρομολόγησης και συνεκτίμηση της ακεραιότητας ισχύος και της απαγωγής θερμότητας για την πρόληψη της παραμόρφωσης του σήματος. Ο συνηθισμένος σχεδιασμός pcb είναι πολύ πιο απλός, αρκεί το κύκλωμα να είναι συνδεδεμένο.
Εφαρμογή: Οι πλακέτες υψηλής ταχύτητας είναι η «καρδιά» των συσκευών υψηλής τεχνολογίας- όπως οι σταθμοί βάσης 5G, οι διακομιστές AI και τα ραντάρ αυτοκινήτων, ενώ οι συνηθισμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται σε μέρη όπου οι απαιτήσεις σήματος δεν είναι υψηλές, όπως οικιακές συσκευές και παιχνίδια.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος-υψηλής ταχύτητας και του κανονικού pcb
Υπάρχουν σημαντικές διαφορές στο σχεδιασμό, τα υλικά, τις διαδικασίες κατασκευής και την απόδοση μεταξύ των-πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας (Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων) και των συνηθισμένων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων. Αυτό το άρθρο θα παρέχει μια λεπτομερή εισαγωγή στις διαφορές μεταξύ-πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας και κανονικών πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των αρχών σχεδιασμού, της επιλογής υλικού, των διαδικασιών κατασκευής και των χαρακτηριστικών απόδοσης.
Αρχές σχεδιασμού
1. Ακεραιότητα σήματος (SI): Ο σχεδιασμός pcb υψηλής ταχύτητας πρέπει να δίνει προσοχή στην ακεραιότητα του σήματος για να διασφαλίσει τη σταθερότητα και την ακρίβεια των σημάτων κατά τη μετάδοση. Ωστόσο, ο συνηθισμένος σχεδιασμός pcb επικεντρώνεται κυρίως στη λειτουργική υλοποίηση κυκλωμάτων, με σχετικά χαμηλές απαιτήσεις για ακεραιότητα σήματος.
2. Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC): Ο σχεδιασμός pcb υψηλής ταχύτητας πρέπει να λαμβάνει υπόψη την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα για τη μείωση των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI) και των παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων (RFI). Σε συνηθισμένο σχεδιασμό pcb, οι απαιτήσεις για ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα είναι συνήθως χαμηλές.
3. Ακεραιότητα ισχύος (PI): Ο σχεδιασμός pcb υψηλής ταχύτητας πρέπει να δίνει προσοχή στην ακεραιότητα ισχύος για να διασφαλίσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του τροφοδοτικού. Στον συνηθισμένο σχεδιασμό πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η απαίτηση για ακεραιότητα ισχύος είναι σχετικά χαμηλή.
4. Θερμική διαχείριση: Ο σχεδιασμός της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος υψηλής ταχύτητας πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη θερμική διαχείριση για να διασφαλίσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του κυκλώματος σε περιβάλλοντα υψηλής{1} θερμοκρασίας. Σε συνηθισμένο σχεδιασμό πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, οι απαιτήσεις για θερμική διαχείριση είναι σχετικά χαμηλές.
Επιλογή υλικού
1. Υλικό υποστρώματος: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας συνήθως χρησιμοποιούν-υλικά υποστρώματος υψηλής απόδοσης όπως FR-4, Rogers, PTFE κ.λπ. Αυτά τα υλικά έχουν χαμηλότερες διηλεκτρικές σταθερές (Dk) και συντελεστές απώλειας (Df), οι οποίοι συμβάλλουν στη βελτίωση της ταχύτητας μετάδοσης σήματος και στη μείωση της απώλειας σήματος. Τα συνηθισμένα PCB συνήθως χρησιμοποιούν υλικά υποστρώματος χαμηλού κόστους όπως FR-2, FR-3 κ.λπ.
2. Φύλλο χαλκού: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν συνήθως παχύτερο φύλλο χαλκού για τη βελτίωση της ικανότητας μεταφοράς ρεύματος και τη μείωση της αντίστασης. Οι συνηθισμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων συνήθως χρησιμοποιούν λεπτότερο φύλλο χαλκού για να μειώσουν το κόστος.
3. Θερμικά αγώγιμα υλικά: Σε σχεδιασμό pcb υψηλής-ταχύτητας, μπορεί να είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν θερμικά αγώγιμα υλικά όπως θερμικά αγώγιμα κόλλες, θερμικά επιθέματα κ.λπ. για τη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας. Στον συνηθισμένο σχεδιασμό pcb, η χρήση θερμικά αγώγιμων υλικών είναι σχετικά μικρότερη.
Διαδικασία παραγωγής
1. Καλωδίωση: Η καλωδίωση pcb υψηλής ταχύτητας πρέπει να ακολουθεί συγκεκριμένους κανόνες, όπως καλωδίωση διαφορικού ζεύγους, καλωδίωση ίσου μήκους, αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης κ.λπ., για να διασφαλιστεί η σταθερότητα και η ακρίβεια της μετάδοσης σήματος. Η συνηθισμένη καλωδίωση pcb επικεντρώνεται κυρίως στη λειτουργική υλοποίηση του κυκλώματος.
2. Έλεγχος σύνθετης αντίστασης: Ο σχεδιασμός pcb υψηλής ταχύτητας απαιτεί έλεγχο σύνθετης αντίστασης για να διασφαλιστεί η σταθερότητα των σημάτων κατά τη μετάδοση. Στον συνηθισμένο σχεδιασμό pcb, οι απαιτήσεις για έλεγχο σύνθετης αντίστασης είναι σχετικά χαμηλές.
3. Τεχνολογία τυφλών θαμμένων οπών: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας ενδέχεται να απαιτούν τεχνολογία τυφλής θαμμένης οπής για την επίτευξη συνδέσεων μεταξύ πολλαπλών στρωμάτων. Σε συνηθισμένο σχεδιασμό pcb, η χρήση τεχνολογίας blind buried hole είναι σχετικά σπάνια.
4. Επεξεργασία επιφάνειας: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας συνήθως χρησιμοποιούν διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας όπως το ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) για τη βελτίωση της απόδοσης μετάδοσης σήματος και της αντίστασης στην οξείδωση. Οι συνηθισμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων συνήθως χρησιμοποιούν διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας όπως το HASL (Hot Air Solder Leveling).
Χαρακτηριστικά απόδοσης
1. Ταχύτητα μετάδοσης σήματος: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας έχουν υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης σήματος, οι οποίες μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες μετάδοσης δεδομένων υψηλής-ταχύτητας. Η ταχύτητα μετάδοσης σήματος των συνηθισμένων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι σχετικά χαμηλή.
2. Απώλεια σήματος: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας έχουν μικρότερη απώλεια σήματος, γεγονός που συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας και της ακρίβειας της μετάδοσης σήματος. Η απώλεια σήματος των συνηθισμένων πλακών τυπωμένου κυκλώματος είναι σχετικά υψηλή.
3. Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας έχουν καλή ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και τις παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων. Η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα των συνηθισμένων πλακών τυπωμένου κυκλώματος είναι σχετικά κακή.
4. Θερμική απόδοση: Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας έχουν καλή θερμική απόδοση και μπορούν να διατηρήσουν σταθερή λειτουργία σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Η θερμική απόδοση των συνηθισμένων πλακών τυπωμένου κυκλώματος είναι σχετικά κακή.
Πεδία Εφαρμογής
Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται κυρίως σε τομείς όπως η μετάδοση δεδομένων υψηλής ηλεκτρονικά προϊόντα, τα οποία έχουν σχετικά χαμηλές απαιτήσεις για ταχύτητα μετάδοσης σήματος, ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, θερμική απόδοση κ.λπ.