pcb ในฐานะผู้ให้บริการชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และสะพานเชื่อมต่อไฟฟ้า ได้พัฒนาเป็นหลายประเภทตามความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน ซึ่งได้แก่PCB ความเร็วสูง-มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก PCB ทั่วไปในหลายด้าน ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับความแตกต่างเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ในการตัดสินใจเลือกประเภท PCB เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบวงจร และรับประกันประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
ลักษณะการส่งสัญญาณ
การส่งสัญญาณ PCB ทั่วไป
โดยทั่วไปแล้วแผงวงจรพิมพ์ส่วนใหญ่จะใช้ในสถานการณ์ที่ความเร็วในการส่งสัญญาณค่อนข้างต่ำ เช่น วงจรควบคุมไฟธรรมดา วงจรของเล่นธรรมดา เป็นต้น ในวงจรเหล่านี้ ความถี่ของสัญญาณต่ำ ความเร็วในการส่งสัญญาณช้า และความล่าช้าและการบิดเบือนของสัญญาณระหว่างการส่งสัญญาณมีผลกระทบค่อนข้างน้อยต่อประสิทธิภาพโดยรวมของวงจร
การส่งสัญญาณ PCB ความเร็วสูง
แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูงมุ่งเน้นไปที่การประมวลผล-สัญญาณความถี่สูงและความเร็วสูง- ซึ่งใช้กันทั่วไปในด้านต่างๆ เช่น อุปกรณ์สื่อสาร 5G คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง- และระบบจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูง- ในแอปพลิเคชันเหล่านี้ ความถี่ของสัญญาณสามารถเข้าถึงหลาย GHz หรือสูงกว่านั้น และความเร็วในการส่งสัญญาณก็เร็วมาก
การเลือกคณะกรรมการ
บอร์ด pcb ทั่วไป
โดยทั่วไป แผงวงจรพิมพ์มีข้อกำหนดค่อนข้างต่ำสำหรับวัสดุของแผ่น และโดยทั่วไปจะใช้บอร์ดอเนกประสงค์-ทั่วไปที่มีต้นทุนต่ำ- เช่น แผ่นธรรมดาfr4(อีพอกซีเรซินเคลือบทองแดง-เคลือบด้วยใยแก้วที่ทนไฟ) บอร์ดประเภทนี้มีคุณสมบัติทางกลที่ดีและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าบางประการซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการพื้นฐานของวงจรทั่วไปได้ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและการสูญเสียอิเล็กทริกค่อนข้างสูง แต่ในสถานการณ์การส่งสัญญาณ-ความถี่ต่ำและความเร็วต่ำ- ลักษณะเหล่านี้จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของวงจร
บอร์ด pcb ความเร็วสูง
เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการส่งสัญญาณความถี่สูงและ-ความเร็วสูง แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-จำเป็นต้องใช้บอร์ดที่มีคุณสมบัติพิเศษ โดยทั่วไปบอร์ดเหล่านี้จะมีลักษณะของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำสามารถลดความล่าช้าของสัญญาณระหว่างการส่งสัญญาณ ในขณะที่การสูญเสียอิเล็กทริกต่ำสามารถลดการสูญเสียพลังงานของสัญญาณระหว่างการส่งสัญญาณ จึงมั่นใจในความสมบูรณ์และความเสถียรของสัญญาณ บอร์ด pcb ความเร็วสูง-ทั่วไปประกอบด้วยวัสดุที่ใช้ PTFE, บอร์ด Rogers ฯลฯ วัสดุที่ใช้ PTFE มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำมาก และทำงานได้ดีในการส่งสัญญาณความถี่สูง- มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต PCB ความเร็วสูง-ในด้านต่างๆ เช่น การสื่อสาร 5G และการสื่อสารผ่านดาวเทียม อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของบอร์ดประสิทธิภาพสูง-เหล่านี้ค่อนข้างสูง ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ต้นทุนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-สูงกว่าแผงวงจรพิมพ์ทั่วไป
รูปแบบการออกแบบ
รูปแบบการออกแบบ PCB ทั่วไป
เค้าโครงการออกแบบของแผงวงจรพิมพ์ทั่วไปนั้นค่อนข้างง่าย โดยเน้นที่การตอบสนองข้อกำหนดในการติดตั้งและการเชื่อมต่อไฟฟ้าของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อวางโครงร่าง ข้อควรพิจารณาหลักๆ คือตำแหน่งเชิงพื้นที่ของส่วนประกอบ ความง่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา และปัจจัยอื่นๆ ข้อกำหนดในการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับเส้นทางการส่งสัญญาณไม่สูงนัก และเค้าโครงเส้นค่อนข้างหลวม ทำให้มีความกว้างของเส้นและระยะห่างที่ใหญ่ขึ้น
รูปแบบการออกแบบ PCB ความเร็วสูง
การออกแบบเลย์เอาต์ของแผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยที่ซับซ้อนหลายประการอย่างครอบคลุม เพื่อให้มั่นใจในการส่งสัญญาณคุณภาพสูง- ประการแรก ในแง่ของโครงร่างส่วนประกอบ จำเป็นต้องลดเส้นทางการส่งสัญญาณความเร็วสูง-ให้สั้นลงให้มากที่สุด และลดความล่าช้าในการส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ในบริเวณใกล้เคียงกับชิปอินเทอร์เฟซการส่งข้อมูลความเร็วสูง- ตัวเก็บประจุกรอง ตัวต้านทานเทอร์มินัล และส่วนประกอบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องควรวางไว้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อปรับปรุงคุณภาพสัญญาณให้เหมาะสม ประการที่สอง สำหรับสายสัญญาณความเร็วสูง- จำเป็นต้องควบคุมความกว้างของเส้น ระยะห่างระหว่างบรรทัด และความยาวของเส้นอย่างเคร่งครัด เพื่อให้ได้การจับคู่อิมพีแดนซ์ที่แม่นยำ ความถี่สัญญาณและอัตราการส่งสัญญาณที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์ และจำเป็นต้องกำหนดพารามิเตอร์เส้นที่เหมาะสมผ่านการคำนวณและการจำลองแบบมืออาชีพ นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-ยังต้องวางแผนกำลังและชั้นกราวด์อย่างสมเหตุสมผล เพื่อเพิ่มความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟและความสามารถในการป้องกัน-การรบกวนของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น โดยการใช้ระนาบกราวด์ขนาดใหญ่เพื่อลดความต้านทานกราวด์และลดการรบกวนบนเส้นทางส่งกลับของสัญญาณ การใช้ชั้นพลังงานหลายชั้นเพื่อให้แหล่งจ่ายไฟมีความเสถียรสำหรับโมดูลวงจรต่างๆ
กระบวนการผลิต
กระบวนการผลิต PCB ทั่วไป
กระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ทั่วไปนั้นค่อนข้างธรรมดา โดยส่วนใหญ่รวมถึงขั้นตอนพื้นฐาน เช่น การสร้างวงจร การเจาะ การชุบด้วยไฟฟ้า หน้ากากประสาน และการพิมพ์สกรีน ในกระบวนการเหล่านี้ ข้อกำหนดด้านความถูกต้องแม่นยำและการควบคุมกระบวนการค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยีการขุดเจาะ ความแม่นยำของรูรับแสงที่ต้องการอาจอยู่ที่ประมาณ ± 0.1 มม. เมื่อสร้างวงจร ความแม่นยำของความกว้าง/ระยะห่างของเส้นสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 5mil/5mil (1mil=0.0254mm) เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด ข้อกำหนดกระบวนการที่ค่อนข้างผ่อนคลายนี้ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลงและรอบการผลิตที่สั้นลงสำหรับแผงวงจรพิมพ์ทั่วไป
กระบวนการผลิต PCB ความเร็วสูง
กระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-ต้องใช้ความแม่นยำสูงมากและการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวด ในแง่ของการเจาะ ต้องใช้อุปกรณ์เจาะที่มีความแม่นยำสูง-เพื่อให้แน่ใจว่าความแม่นยำของรูรับแสงอยู่ที่ ± 0.05 มม. หรือสูงกว่านั้น เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการเจาะสัญญาณความเร็วสูง- และลดผลกระทบจากการเจาะทะลุต่อการส่งสัญญาณ ในกระบวนการผลิตวงจร ข้อกำหนดด้านความแม่นยำสำหรับความกว้าง/ระยะห่างของเส้นมักจะอยู่ที่ 3mil/3mil หรือน้อยกว่านั้นเพื่อให้ได้การควบคุมอิมพีแดนซ์และการส่งสัญญาณที่แม่นยำ นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-จำเป็นต้องมีความแม่นยำในการจัดตำแหน่งระหว่างชั้นต่างๆ ในกระบวนการเคลือบที่สูงมาก เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของเส้นทางการส่งสัญญาณ ในเวลาเดียวกัน เพื่อตอบสนองความต้องการในการส่งสัญญาณความเร็วสูง- กระบวนการรักษาพื้นผิวแบบพิเศษ เช่น นิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าและการชุบทองอาจจำเป็น เพื่อปรับปรุงความสามารถในการบัดกรีและประสิทธิภาพการส่งสัญญาณของวงจร แน่นอนว่ากระบวนการผลิตที่มีความแม่นยำสูง-เหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มต้นทุนการผลิตของแผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง-เท่านั้น แต่ยังเป็นความท้าทายที่สำคัญต่อความแข็งแกร่งทางเทคนิคและระดับอุปกรณ์ของผู้ผลิตอีกด้วย
แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง- PCB FR-4