Wstęp
Podczas-produkcji i projektowania wysokiej klasy PCBA inżynierowie często kładą nacisk na jedną kluczową zasadę:-szybkie i czułe sygnały powinny być kierowane na warstwach wewnętrznych, gdy tylko jest to możliwe. Wiele osób, które nie mają doświadczenia z projektowaniem płytek PCB, interpretuje tę praktykę po prostu jako sposób na „łagodzenie zakłóceń”, ale w rzeczywistości znaczenie routingu w warstwie wewnętrznej-wykracza daleko poza kontrolę EMI. W przypadku nowoczesnej-produkcji PCBA o dużej gęstości, kierowanie wrażliwych sygnałów na warstwy wewnętrzne jest zasadniczo kompleksową strategią ochrony fizycznej. Szczególnie w obliczu ciągłego wzrostu złożoności-szybkiej komunikacji, sterowania przemysłowego i elektroniki samochodowej ryzyko związane z routingiem w warstwie zewnętrznej-nie ogranicza się już do problemów z szumem sygnału, ale obejmuje także niezawodność, stabilność i-długoterminową zdolność dostosowania się do środowiska. Dlatego w coraz większej liczbie-projektów produkcyjnych PCBA o wysokiej niezawodności kierowanie sygnałów rdzenia na warstwach wewnętrznych stało się podstawową zasadą projektowania.
Ślady-warstwy zewnętrznej są naturalnie wystawione na działanie złożonych środowisk
Po zakończeniu produkcji PCBA, ślady-zewnętrznej warstwy PCB są bezpośrednio wystawione na działanie powietrza i środowiska zewnętrznego. Nawet jeśli powierzchnia PCB jest pokryta maską lutowniczą, na ścieżki może nadal wpływać wilgoć, zanieczyszczenia, tarcie mechaniczne i elektryczność statyczna. Szczególnie w urządzeniach przemysłowych, terminalach zewnętrznych i środowiskach o wysokiej-wilgotności zanieczyszczenia jonowe w powietrzu, kondensacja, a nawet cząsteczki kurzu mogą zakłócać wrażliwe sygnały-warstwy zewnętrznej. Natomiast ścieżki warstwy wewnętrznej-są naturalnie otoczone podłożem PCB, tworząc fizyczną barierę izolacyjną. Taka konstrukcja znacznie ogranicza bezpośredni wpływ środowiska zewnętrznego na czułe sygnały.
Wewnętrzne routing-warstwy zapewnia bardziej stabilną płaszczyznę odniesienia
W projektowaniu i produkcji PCBA stabilność sygnału w dużej mierze zależy od integralności ścieżki powrotnej. Jeśli wrażliwe sygnały są kierowane bezpośrednio na warstwy zewnętrzne, na ich płaszczyznę odniesienia łatwo wpływają uziemione wycięcia miedziane, rozmieszczenie komponentów i otaczające ścieżki. Natomiast ślady warstwy wewnętrznej-mogą zwykle przebiegać w sąsiedztwie nienaruszonej warstwy GND lub warstwy zasilania. To nie tylko skraca drogę powrotną, ale także zapewnia bardziej stabilną impedancję. W przypadku projektów produkcyjnych DDR,-dużej prędkości różnicowej i RF PCBA zalety tej struktury są szczególnie widoczne. Wiele problemów z sygnałem-o dużej szybkości nie jest zasadniczo spowodowanych „zbyt wysoką częstotliwością”, ale raczej niekontrolowanymi ścieżkami powrotnymi wynikającymi z nieciągłej płaszczyzny odniesienia.
Ślady w-warstwie zewnętrznej są bardziej podatne na uszkodzenia mechaniczne
Podczas rzeczywistej produkcji PCBA i późniejszych procesów montażu powierzchnia PCB jest poddawana częstym manipulacjom. Czynności takie jak oddzielanie paneli, testowanie, montaż, naprawa i transport zwiększają ryzyko uszkodzenia śladów w-warstwie zewnętrznej. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku płytek PCB-o dużej gęstości, gdzie odstępy między ścieżkami-o drobnej podziałce stają się coraz mniejsze. Jeśli wrażliwe sygnały są kierowane bezpośrednio na warstwy zewnętrzne, nawet drobne zadrapania, pozostałości lutowia lub kontakt z narzędziami mogą zagrozić stabilności ścieżki. Natomiast ścieżki-warstwa wewnętrzna-osadzone w płytce drukowanej-nie są bezpośrednio narażone na manipulację mechaniczną, co skutkuje wyższą-niezawodnością w długim okresie. Jest to kluczowy powód, dla którego wiele projektów produkcyjnych PCBA dla wojska i motoryzacji kładzie nacisk na wyznaczanie krytycznych ścieżek na warstwach wewnętrznych.
Struktury-warstw wewnętrznych oferują większe korzyści w zakresie kontroli zakłóceń elektromagnetycznych
W branży produkcji PCBA problemy związane z zakłóceniami elektromagnetycznymi od dawna stanowią główne wyzwanie w-szybkim projektowaniu. Ponieważ ślady-w warstwie zewnętrznej są bezpośrednio odsłonięte, są bardziej podatne na to, aby stać się źródłami promieniowania elektromagnetycznego. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku-szybkich sygnałów zegarowych, sygnałów RF i-par różnicowych o dużej szybkości. Jeśli zostaną poprowadzone bezpośrednio na warstwach zewnętrznych, wypromieniowana energia z większym prawdopodobieństwem rozprzestrzeni się na zewnątrz. Natomiast ślady warstwy wewnętrznej-, otoczone górną i dolną warstwą odniesienia, tworzą strukturę podobną do „ekranowanej wnęki”. Taka konstrukcja znacząco ogranicza wycieki sygnału. Jednocześnie utrudnia to bezpośrednie sprzęganie zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych ze śladami-warstwy wewnętrznej. Dlatego w-projektach PCB o dużej prędkości priorytetem jest umieszczenie dużej liczby sygnałów rdzenia w warstwach wewnętrznych.
Wewnętrzne-routowanie warstw pomaga zwiększyć odporność na ESD
Problemy z wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) zawsze były szczególnie podstępne w produkcji PCBA. Wiele produktów działa normalnie podczas testów laboratoryjnych, ale może działać nieprawidłowo z powodu chwilowych zakłóceń ESD podczas rzeczywistego użytkowania w terenie. Jeśli wrażliwe obwody znajdują się na powierzchni PCB, energia ESD może łatwiej zostać przekazana bezpośrednio do sieci sygnałowej. Z drugiej strony, ponieważ obwody-warstwy wewnętrznej są izolowane przez podłoże PCB, droga wyładowania elektrostatycznego jest znacznie dłuższa. Oznacza to, że energia ESD jest tłumiona przez materiał podłoża, zanim dotrze do wrażliwych sygnałów. W rezultacie w sterowaniu przemysłowym, sprzęcie medycznym i produktach PCBA związanych z komunikacją-krytyczne sygnały sterujące zazwyczaj nie są widoczne na warstwach zewnętrznych.
Produkty-szybkie stają się w coraz większym stopniu zależne od routingu-warstwy wewnętrznej
W miarę ewolucji-szybkich interfejsów wymagania dotyczące integralności sygnału w produkcji PCBA stają się coraz bardziej rygorystyczne. Na przykład obwody PCIe, USB4, DDR5 i-szybkie obwody SerDes wymagają ciągłości o wyjątkowo wysokiej impedancji. Jeżeli sygnały te są kierowane na warstwy zewnętrzne, są one podatne na zmiany dielektryka powietrza, grubości maski lutowniczej i zewnętrznych czynników środowiskowych. Natomiast struktura dielektryczna warstw wewnętrznych jest bardziej stabilna i zapewnia większą sterowalność. Dlatego-projektowanie płytek PCB o dużej szybkości zazwyczaj wiąże się z rygorystycznym planowaniem-stosowania stosów, aby nadać priorytet rozmieszczeniu par różnicowych rdzeni pomiędzy wewnętrznymi warstwami odniesienia. Takie podejście nie tylko poprawia jakość sygnału, ale także zmniejsza ryzyko późniejszej naprawy EMC.
Routing-w warstwie wewnętrznej nie polega po prostu na „ukryciu” śladów
Wiele osób uważa, że trasowanie wrażliwych sygnałów w warstwach wewnętrznych ma na celu wyłącznie „ukrycie śladów”. Jednak z punktu widzenia rzeczywistej produkcji płytek PCBA faktycznie rozwiązuje to problemy ze stabilnością-na poziomie systemu. W rezultacie korzyści odnoszą takie aspekty, jak odporność na zakłócenia, ochrona fizyczna, kontrola impedancji, ochrona przed wyładowaniami elektrostatycznymi i długoterminowa-niezawodność środowiskowa. Szczególnie w przypadku-produktów elektronicznych o wysokiej niezawodności routing-w warstwie wewnętrznej nie jest już jedynie optymalizacją projektu, ale podstawowym wymogiem stabilności systemu. Wiele przypadkowych awarii, które trudno jest później rozwiązać, ma swoje korzenie w problemach powstałych na etapie projektowania PCB.
W branży produkcji PCBA kierowanie wrażliwych sygnałów na warstwy wewnętrzne to nie tylko „-najwyższa praktyka”, ale raczej logika projektowania niezawodności zrodzona-z długoletniego doświadczenia inżynierskiego. Ponieważ produkty elektroniczne stają się coraz szybsze, a ich struktury coraz bardziej złożone, ochrona fizyczna i stabilność sygnału nie mogą być już omawiane w oderwaniu.
Profil firmy
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. produkuje i eksportuje różne małe maszyny typu pick and place od 2010 roku. Korzystając z własnego, bogatego, doświadczonego działu badań i rozwoju oraz dobrze wyszkolonej produkcji, NeoDen zdobywa doskonałą reputację wśród klientów na całym świecie.
Dzięki globalnej obecności w ponad 130 krajach, doskonała wydajność, wysoka dokładność i niezawodność maszyn NeoDen PNP czyni je idealnymi do badań i rozwoju, profesjonalnego prototypowania oraz produkcji małych i średnich partii. Zapewniamy profesjonalne rozwiązanie w zakresie sprzętu SMT typu one stop.
W naszym globalnym ekosystemie współpracujemy z naszymi najlepszymi partnerami, aby zapewnić lepszą obsługę sprzedaży oraz wysoką profesjonalną i wydajną pomoc techniczną.
Wierzymy, że wspaniali ludzie i partnerzy czynią NeoDen wspaniałą firmą, a nasze zaangażowanie w innowacje, różnorodność i zrównoważony rozwój gwarantuje, że automatyzacja SMT będzie dostępna dla każdego hobbysty na całym świecie.