تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة

ما هي لوحة الدوائر المطبوعة عالية السرعة؟

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة (HPC) بمتطلبات تصميم محددة لنقل الإشارات عالية السرعة، والتطبيقات عالية التردد، والتخطيط عالي الكثافة. ومقارنةً بلوحات الدارات المطبوعة عالية السرعة التقليدية، تتطلب لوحات الدارات المطبوعة عالية السرعة مزيدًا من الاعتبارات أثناء عملية التصميم والتصنيع، بما في ذلك سلامة الإشارة، والتوافق الكهرومغناطيسي، والإدارة الحرارية.

استخدامات وفوائد ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة

مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة هي لوحات دارات ذات متطلبات عالية من حيث معدل الإشارات والتردد وحجم نقل البيانات.وهي تستخدم على نطاق واسع في مجالات الاتصالات والكمبيوتر والفضاء وغيرها من المجالات لتلبية احتياجات نقل الإشارات عالية السرعة والتطبيقات عالية التردد والتخطيط عالي الكثافة.
خصائص جيدة عالية التردد:إن استخدام المواد عالية التردد، مثل الألواح عالية التردد والمواد ذات الثوابت العازلة المنخفضة، يقلل بشكل فعال من توهين الإشارة وتشويهها.
خصائص التشويش المنخفضة:تقليل تداخل التشويش من خلال تقنية التدريع وتقنية التأريض لضمان نقاء الإشارة واستقرارها.
ميزات عالية الكثافة:تم اعتماد تقنية Microvia وتقنية اللوحة متعددة الطبقات لتحقيق تكامل أعلى وكثافة دارة أعلى.
ميزات عالية الأداء:تُستخدم تقنية مطابقة المعاوقة وتقنية تحليل سلامة الإشارة لتقليل انعكاس الإشارة، والحديث المتبادل والتوهين وتحسين سلامة الإشارة وثباتها.

لماذا من المهم وجود عملية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور قبل التدقيق؟

أسباب تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل العملية قبل أخذ العينات بشكل أساسي الجوانب التالية:
التأكد من جدوى برنامج التصميم: من خلال مرحلة التصميم، يمكنك التحقق من معقولية تصميم مخطط الدائرة وتصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور، لضمان جدوى برنامج التصميم في التطبيقات العملية. إذا تم العثور على المشاكل وتعديلها أثناء مرحلة التصميم، يمكن تجنب المشاكل الأكبر أثناء مرحلة أخذ العينات، وبالتالي توفير الوقت والتكلفة.
تحسين الأسلاك واختيار المكونات:في مرحلة التصميم، يمكن للمصممين تحسين تصميم الأسلاك لتقليل تداخل الإشارات وتأخير الإرسال، واختيار المكونات المناسبة لضمان أداء اللوحة واستقرارها. لا يؤدي اختيار الأسلاك والمكونات المناسبة إلى تحسين أداء اللوحة فحسب، بل يقلل أيضًا من صعوبة التصنيع والتكلفة.
تقليل الأخطاء والسهو:يمكن تقليل الأخطاء أو السهو في التوصيلات الكهربائية من خلال المراجعة والاختبار الدقيقين أثناء مرحلة التصميم لضمان سلامة وصحة التصميم.وهذا يساعد على تجنب التعديلات غير الضرورية وإعادة العمل أثناء عملية وضع النماذج الأولية.
الامتثال لمواصفات التصميم:أثناء عملية التصميم، من الضروري اتباع مواصفات التصميم ذات الصلة، مثل عرض الأسلاك والتباعد وقطر الفتحة وما إلى ذلك.لا تؤثر هذه المواصفات على أداء لوحة الدارات الكهربائية فحسب، بل ترتبط أيضًا بصعوبة وتكلفة إنتاج لوحة الدارات الكهربائية. يمكن أن يضمن اتباع المواصفات جودة وموثوقية اللوحة.
إعداد ملفات الإنتاج:بعد اكتمال التصميم، يجب تحويل ملفات التصميم إلى الصيغة المطلوبة للإنتاج، بما في ذلك ملفات Gerber، وأوراق BOM، وملفات الحفر، إلخ.تُستخدم هذه الملفات للنماذج الأولية والإنتاج.هذه الملفات هي أساس النماذج الأولية والإنتاج، مما يضمن سلاسة عملية الإنتاج.

دليل تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة

أصبح تصميم لوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة (PCB) أمرًا بالغ الأهمية.سواء كان جهاز 5G، أو كمبيوتر عالي الأداء، أو منتج إنترنت الأشياء، فإنه يحتاج إلى التعامل مع إشارات عالية التردد.يمكن أن يؤدي التصميم السيئ إلى تشويه الإشارة، ومشاكل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وحتى فشل النظام.

1. تصميم متعدد الطبقات
   يلعب تصميم الطبقات دورًا مهمًا جدًا في الدوائر عالية السرعة، تمامًا مثل الطريق السريع.
   لوحات الدارات المطبوعة عالية السرعة، بنية طبقة معقولة ضرورية:
   استخدم على الأقل 4 طبقات (إشارة &#8211؛ أرضي &#8211؛ طاقة &#8211؛ إشارة)
   التأكد من أن طبقات الإشارة الحرجة مقترنة بإحكام بالطبقات المستوية المجاورة
   ضع في اعتبارك استخدام بنية طبقات متماثلة مكدسة لتقليل الالتواء
   تحديد موقع الإشارات عالية التردد في الطبقات الداخلية لتقليل الإشعاع.
   تذكر: يمكن للتصميم الجيد لمكدس الطبقات أن يقلل من مشاكل سلامة الإشارة بأكثر من 50%!
2. التحكم في المعاوقة
   عدم تطابق المعاوقة هو عدو تصميم اللوحة عالية السرعة:
   Calculate and control microstrip and stripline impedance (typically 50Ω or 100Ω differential).
   تأكد من معلمات اللوحة (مثل قيمة Dk ل FR4) مع الشركة المصنعة للوحة PCB.
   حافظ على اتساق عرض المحاذاة لتجنب الترقق المفاجئ
   يجب أن تكون محاذاة الأزواج التفاضلية متساوية الطول تمامًا (فرق الطول <5 ميل)
   نصيحة: استخدم أدوات مثل SI9000 لحساب المعاوقة، ولا تكتفي بالتخمين!
3. تكامل الطاقة
   تتميز الدوائر عالية السرعة بمتطلبات طاقة عالية للغاية:
   استخدام مكثفات فصل ESR/ESL منخفضة ESR/مكثفات فصل ESL (الحزمة 0402 أفضل من 0603)
   Follow the “large capacitors near the power supply, small capacitors near the chip” principle
   Power plane division should be reasonable, to avoid the formation of “islands”.
   ضع في اعتبارك استخدام أدوات محاكاة تكامل الطاقة (مثل HyperLynx PI).
   الخطأ الشائع: الاعتقاد بأنه كلما زاد عدد المكثفات كلما كان التخطيط غير السليم أفضل، وهذا خطأ شائع!
4. تقنيات توجيه الإشارات
   محاذاة الإشارة عالية السرعة لها متطلبات خاصة:
   3W principle: line spacing ≥ 3 times the line width
   Avoid 90° corners (use 45° or arc instead)
   يجب إعطاء الأولوية للإشارات الحرجة (مثل الساعات)
   يجب ألا تعبر الإشارات عالية السرعة فجوة تقسيم المستوى
   مطابقة الطول أهم مما تعتقد!
5. فن التأريض
   The grounding system is the “silent hero” of the high-speed printed circuit board:
   استخدم نقاط أرضية متعددة بدلاً من نقطة واحدة (أكثر فعالية في الترددات العالية).
   Avoid “ground loops” to form antennas.
   افصل الأرضية الرقمية عن الأرضية التناظرية ولكن لا تعزلها بالكامل
   اترك مجموعة من قنوات التأريض تحت البُرادة الحرجة.
   تذكر: لا يوجد مخطط تأريض مثالي، فقط المخطط الذي يناسب تصميمك!
6. التحكم في التداخل الكهرومغناطيسي
   التداخل الكهرومغناطيسي هو عدو التصميم عالي السرعة:
   Keep sensitive signals away from the board edge (≥20 mil).
   Use grounded shielded vias to “fence” critical signals
   تقليل الانعكاسات عن طريق اختيار مقاومات إنهاء مناسبة
   النظر في استخدام المواد السعوية المدمجة
   حقيقة ممتعة: تنبع العديد من مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي من سوء تصميم التأريض!
7. التحقق من التصميم
   قائمة المراجعة النهائية:
   بعد الانتهاء من التحقق من مركز توثيق مخاطر الكوارث، قم بإجراء مراجعة يدوية أخرى
   طلب تقرير اختبار المعاوقة من البائع
   قم بإجراء محاكاة سلامة الإشارة قبل إنتاج دفعات صغيرة.
   حجز نقاط الاختبار لتصحيح الأخطاء
   الدرس المستفاد: تخطى الفريق المحاكاة مباشرة إلى الإنتاج الضخم؛ والنتيجة هي أن 30% من اللوحات لا تعمل!

مبادئ التصميم والتقنيات الرئيسية

سلامة الإشارة (SI): يتطلب تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة التحكم في معاوقة خط الإرسال ومقاومة الإنهاء والمقاومة التفاضلية، واستخدام استراتيجيات خاصة للأسلاك وتقنيات مطابقة الإنهاء لتقليل انعكاس الإشارة والحديث المتبادل.
التوافق الكهرومغناطيسي (EMC):يجب مراعاة تصميم التدريع وتصميم التأريض وإدارة الطاقة في التصميم لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي وضمان عمل المعدات بشكل صحيح في بيئة كهرومغناطيسية.
الإدارة الحرارية:تولد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة حرارة أثناء التشغيل وتتطلب تصميمًا معقولاً لهياكل ومواد تبديد الحرارة لمنع ارتفاع درجة الحرارة من التأثير على الأداء والموثوقية.
اختيار المواد
تكون لوحة PCB عالية السرعة أكثر صرامة في اختيار المواد، وعادةً ما تستخدم فقدانًا منخفضًا وثابتًا عازلًا منخفضًا وعامل فقدان عازل منخفض للوحة لضمان استقرار وموثوقية نقل الإشارة.
عملية التصنيع
تتضمن عملية تصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة توصيل الأسلاك الدقيقة والتحكم في المعاوقة ومعالجة السطح. على سبيل المثال، تقدمت شركة Shenzhen Xinhongxing Multilayer Circuit Co. Ltd. بطلب للحصول على براءة اختراع تتضمن جهاز معالجة سطحية للوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة المترابطة التي تقلل بشكل كبير من فقاعات الهواء وتحقق طلاءً موحدًا باستخدام الاهتزاز والمحركات الدوارة وإمالة المقعد التوجيهي ليتناسب مع اللوحة’، لضمان طلاء كثيف وأداء كهربائي مستقر.

نطاق التطبيق

تُستخدم لوحات الدارات المطبوعة عالية السرعة (مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة) في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك ما يلي:
مفاتيح مركز البيانات: تلعب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة دورًا مهمًا في مفاتيح تبديل مراكز البيانات، مما يضمن سلامة واستقرار نقل الإشارات عالية السرعة ويدعم التشغيل الفعال لمراكز البيانات واسعة النطاق.
خوادم الذكاء الاصطناعي:مع ترقية خوادم الذكاء الاصطناعي ومنصات EGS، ازداد الطلب على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة بشكل كبير. على سبيل المثال، فإن تطبيق لوحات OAM، ولوحات UBB، واللوحات الأم لوحدة المعالجة المركزية في خوادم الذكاء الاصطناعي يقود سوق مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة.
ذكاء السيارات:في مجال إلكترونيات السيارات، تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة لتحقيق الوظائف الذكية للسيارات، مثل القيادة الآلية وأنظمة الترفيه داخل السيارة، لضمان الأداء العالي والاستقرار للأنظمة الإلكترونية للسيارات.
معدات الاتصالات:تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة على نطاق واسع في معدات الاتصالات لدعم نقل البيانات عالية التردد والسرعة والدقة العالية، مما يضمن سلامة الإشارة وانخفاض زمن الوصول في عملية الإرسال.
أجهزة الحاسوب: في أجهزة الحاسوب المتطورة، تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة للحوسبة عالية الأداء ومعالجة البيانات، مما يوفر مسارًا مستقرًا وفعالًا لنقل البيانات.
الأجهزة الطبية: تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة في الأجهزة الطبية لضمان التحكم الدقيق ونقل البيانات، مما يحسن أداء الأجهزة الطبية وموثوقيتها.
التحكم الصناعي:في مجال التحكم الصناعي، تُستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة لتحقيق التحكم الصناعي المعقد ومعالجة البيانات، مما يضمن التشغيل المستقر والكفاءة العالية للنظام.