多板PCB設(shè)計(jì)
多板PCB設(shè)計(jì)
多板 PCB設(shè)計(jì)中的堆疊 PCB 與電纜連接相反，是當(dāng)前非常流行的趨勢，因?yàn)橹圃斐杀窘档筒⑻岣吡丝煽啃浴ｋ娮釉O(shè)計(jì)解決方案架構(gòu)師 Herbert Ritthaler 解釋了在單個(gè) CAD 畫布上同時(shí)開發(fā)電路板的好處。
電動汽車等高級應(yīng)用需要將專門的功能組合到連接的多板系統(tǒng)中。
雖然包含具有專用功能的 PCB 的模塊已經(jīng)存在了幾十年，但所有電動汽車行業(yè)現(xiàn)在都在研究電路板的物理連接方式。
電路板堆疊的優(yōu)勢很多，其中大部分優(yōu)勢來自不再需要機(jī)械連接器和電纜。然而，這些好處是有代價(jià)的：設(shè)計(jì)過程現(xiàn)在更加復(fù)雜。
多板系統(tǒng)在單個(gè)外殼中包含兩個(gè)或多個(gè)互連的 PCB。通常，董事會將扮演非常不同的角色。例如，如果您考慮電動汽車（即汽車、航空航天和其他運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電動傳動系統(tǒng)和驅(qū)動的行業(yè)趨勢），許多模塊都是多板系統(tǒng)。一塊板將作為控制器。另一個(gè)將用于接通和斷開潛在的高電流負(fù)載。
雖然它們將共享許多共同的設(shè)計(jì)和制造考慮因素，但在涉及其特定角色時(shí)，PCB 將需要特別關(guān)注。在這方面，控制器板可能密度非常高，具有 BGA 器件（每個(gè)有數(shù)百個(gè)球）、倒裝芯片器件、引線鍵合芯片和/或具有嵌入式組件；即 PCB 基板包含具有電阻和/或電容特性的結(jié)構(gòu)。
控制器板還可能具有高速數(shù)字信號，甚至可能具有 RF 信號，并且通過阻抗匹配確保信號完整性將是最重要的。至于電源板，它可能需要處理數(shù)百安培，因此熱管理可能是最大的挑戰(zhàn)。
一體
包含具有專用功能的 PCB 的模塊已經(jīng)存在了幾十年。然而，所有電動汽車行業(yè)現(xiàn)在都在研究這些電路板的物理連接方式。當(dāng)前的趨勢是將它們一個(gè)安裝在另一個(gè)之上。控制器板就像電源板上的大型 BGA 設(shè)備一樣放置。
將控制器板安裝到電源板上是電動汽車領(lǐng)域的一個(gè)增長趨勢，而 CAD 軟件使工程師能夠在單一環(huán)境中設(shè)計(jì)多個(gè)板。
電路板堆疊的優(yōu)勢很多，其中大部分優(yōu)勢來自不再需要機(jī)械連接器和電纜。例如，由于零件較少，因此可以節(jié)省成本，簡化了組裝（也是節(jié)省成本），并且由于沒有使用連接器和電纜形成的“機(jī)械”鏈接，因此提高了可靠性。
然而，這些好處是有代價(jià)的。設(shè)計(jì)過程現(xiàn)在更加復(fù)雜，出于所有意圖和目的，我們同時(shí)設(shè)計(jì)兩個(gè) PCB。至少是第一次，之后可能會在后續(xù)項(xiàng)目中使用一個(gè)或兩個(gè)板。
顯然，物理連接——即模塊的凸點(diǎn)將與主板上的焊錫焊盤連接的地方——必須精確對齊并且電氣正確，即板之間不應(yīng)存在信號不匹配。
在單一環(huán)境中設(shè)計(jì)電路板——同樣，可能有兩個(gè)或更多——具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。例如，韜放電子 的 CR-8000 Design Force支持在單個(gè)畫布中進(jìn)行這種并發(fā)設(shè)計(jì)。在原理圖級別，連接器符號用于表示板之間的接口。這些連接器最初作為每個(gè)板上的臨時(shí)組件存在，并在兩者之間建立連接。
具有設(shè)計(jì)力的多板PCB設(shè)計(jì)
出于布局目的，最好從控制器板開始。定義其形狀和尺寸后，將放置所有標(biāo)準(zhǔn)組件。大多數(shù)將放置在頂部，但如前所述，嵌入（如果只是部分）是一種選擇。Design Force 會自動創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)組件，用于放置在控制器板的底部。這個(gè)臨時(shí)組件最初存在于連接點(diǎn)交叉時(shí)，作為焊盤（或球，如果您更喜歡考慮 BGA）位置和焊盤堆疊的指示。
當(dāng)設(shè)計(jì)存在于單一環(huán)境中并且設(shè)計(jì)人員可以粗略地看到板對板連接必須去的地方時(shí)，多板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會大大簡化。
關(guān)于每個(gè)焊盤的放置，信號“意圖”必須是一個(gè)因素。換句話說，對于必須與基板連接的信號，雖然從頂部組件的焊盤路由到底部最近的焊盤對于控制器板來說可能是實(shí)用的，但基板可能不方便接收信號來自那個(gè)物理位置的信號。
接下來，基板將被分配一個(gè)形狀和尺寸。同樣，將放置所有標(biāo)準(zhǔn)組件。控制器板將分配給基板原理圖的臨時(shí)組件，然后放置在其預(yù)期位置。
在設(shè)計(jì)多板系統(tǒng)時(shí)，任何打算安裝在另一個(gè)板上的板都作為臨時(shí)組件存在——這使得放置非常容
與將信號分配給控制器板上的焊盤一樣，同樣的考慮也適用于基板。例如，必須通過高速信號的阻抗匹配來保持信號完整性。在這里，在 Design Force 中在單個(gè)畫布中工作的美妙之處在于，可以管理電路板之間轉(zhuǎn)換的信號的阻抗匹配。
事實(shí)上，Design Force 有幾個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 (DRC) 可以標(biāo)記違規(guī)行為，例如在路由大電流信號時(shí)未能保持合適的電流隔離距離。因此，如果一塊板的焊盤被重新分配，則執(zhí)行“更新”將使兩個(gè)設(shè)計(jì)部分保持同步。例如，為了減少串?dāng)_，有時(shí)需要切換 LVDS 信號的 +ve 和 -ve 兩半。如果信號轉(zhuǎn)換板，則需要在兩者上進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
電氣更新并不是唯一可以輕松實(shí)施的更新。有時(shí)，需要將一個(gè)或多個(gè)墊相對于其他墊移動。我們具有這種靈活性，因?yàn)榭刂破靼宓牡酌婕捌湓诨迳系奈恢米鳛榕R時(shí)組件存在。傳統(tǒng)的 BGA 網(wǎng)格是默認(rèn)的起始模式。
對你有利
在原理圖入口和電路板布局級別為多板模塊設(shè)計(jì)PCB的好處是相當(dāng)可觀的，而且這種做法越來越受歡迎。無論您將頂板視為“組件”還是單板的一部分（恰好具有不同的設(shè)計(jì)要求和規(guī)則）都是學(xué)術(shù)性的，并且始終確保電氣和物理連續(xù)性（焊盤）。
此外，電路板技術(shù)是否有很大差異也沒有關(guān)系。例如，如果模塊的基板要靠近熱源（例如內(nèi)燃機(jī)或功率逆變器），則可以在 FR4 中對其進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，在工作臺上進(jìn)行功能驗(yàn)證，然后重新設(shè)計(jì)以用于陶瓷制品。控制器板將成為該板上的強(qiáng)制風(fēng)冷組件。
豐樂壹博專注PCB設(shè)計(jì),PCB Layout,PCBA一站式生產(chǎn)服務(wù)。
多板 PCB設(shè)計(jì)中的堆疊 PCB 與電纜連接相反，是當(dāng)前非常流行的趨勢，因?yàn)橹圃斐杀窘档筒⑻岣吡丝煽啃浴ｋ娮釉O(shè)計(jì)解決方案架構(gòu)師 Herbert Ritthaler 解釋了在單個(gè) CAD 畫布上同時(shí)開發(fā)電路板的好處。
電動汽車等高級應(yīng)用需要將專門的功能組合到連接的多板系統(tǒng)中。
雖然包含具有專用功能的 PCB 的模塊已經(jīng)存在了幾十年，但所有電動汽車行業(yè)現(xiàn)在都在研究電路板的物理連接方式。
電路板堆疊的優(yōu)勢很多，其中大部分優(yōu)勢來自不再需要機(jī)械連接器和電纜。然而，這些好處是有代價(jià)的：設(shè)計(jì)過程現(xiàn)在更加復(fù)雜。
多板系統(tǒng)在單個(gè)外殼中包含兩個(gè)或多個(gè)互連的 PCB。通常，董事會將扮演非常不同的角色。例如，如果您考慮電動汽車（即汽車、航空航天和其他運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電動傳動系統(tǒng)和驅(qū)動的行業(yè)趨勢），許多模塊都是多板系統(tǒng)。一塊板將作為控制器。另一個(gè)將用于接通和斷開潛在的高電流負(fù)載。
雖然它們將共享許多共同的設(shè)計(jì)和制造考慮因素，但在涉及其特定角色時(shí)，PCB 將需要特別關(guān)注。在這方面，控制器板可能密度非常高，具有 BGA 器件（每個(gè)有數(shù)百個(gè)球）、倒裝芯片器件、引線鍵合芯片和/或具有嵌入式組件；即 PCB 基板包含具有電阻和/或電容特性的結(jié)構(gòu)。
控制器板還可能具有高速數(shù)字信號，甚至可能具有 RF 信號，并且通過阻抗匹配確保信號完整性將是最重要的。至于電源板，它可能需要處理數(shù)百安培，因此熱管理可能是最大的挑戰(zhàn)。
一體
包含具有專用功能的 PCB 的模塊已經(jīng)存在了幾十年。然而，所有電動汽車行業(yè)現(xiàn)在都在研究這些電路板的物理連接方式。當(dāng)前的趨勢是將它們一個(gè)安裝在另一個(gè)之上。控制器板就像電源板上的大型 BGA 設(shè)備一樣放置。
將控制器板安裝到電源板上是電動汽車領(lǐng)域的一個(gè)增長趨勢，而 CAD 軟件使工程師能夠在單一環(huán)境中設(shè)計(jì)多個(gè)板。
電路板堆疊的優(yōu)勢很多，其中大部分優(yōu)勢來自不再需要機(jī)械連接器和電纜。例如，由于零件較少，因此可以節(jié)省成本，簡化了組裝（也是節(jié)省成本），并且由于沒有使用連接器和電纜形成的“機(jī)械”鏈接，因此提高了可靠性。
然而，這些好處是有代價(jià)的。設(shè)計(jì)過程現(xiàn)在更加復(fù)雜，出于所有意圖和目的，我們同時(shí)設(shè)計(jì)兩個(gè) PCB。至少是第一次，之后可能會在后續(xù)項(xiàng)目中使用一個(gè)或兩個(gè)板。
顯然，物理連接——即模塊的凸點(diǎn)將與主板上的焊錫焊盤連接的地方——必須精確對齊并且電氣正確，即板之間不應(yīng)存在信號不匹配。
在單一環(huán)境中設(shè)計(jì)電路板——同樣，可能有兩個(gè)或更多——具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。例如，韜放電子 的 CR-8000 Design Force支持在單個(gè)畫布中進(jìn)行這種并發(fā)設(shè)計(jì)。在原理圖級別，連接器符號用于表示板之間的接口。這些連接器最初作為每個(gè)板上的臨時(shí)組件存在，并在兩者之間建立連接。
具有設(shè)計(jì)力的多板PCB設(shè)計(jì)
出于布局目的，最好從控制器板開始。定義其形狀和尺寸后，將放置所有標(biāo)準(zhǔn)組件。大多數(shù)將放置在頂部，但如前所述，嵌入（如果只是部分）是一種選擇。Design Force 會自動創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)組件，用于放置在控制器板的底部。這個(gè)臨時(shí)組件最初存在于連接點(diǎn)交叉時(shí)，作為焊盤（或球，如果您更喜歡考慮 BGA）位置和焊盤堆疊的指示。
當(dāng)設(shè)計(jì)存在于單一環(huán)境中并且設(shè)計(jì)人員可以粗略地看到板對板連接必須去的地方時(shí)，多板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會大大簡化。
關(guān)于每個(gè)焊盤的放置，信號“意圖”必須是一個(gè)因素。換句話說，對于必須與基板連接的信號，雖然從頂部組件的焊盤路由到底部最近的焊盤對于控制器板來說可能是實(shí)用的，但基板可能不方便接收信號來自那個(gè)物理位置的信號。
接下來，基板將被分配一個(gè)形狀和尺寸。同樣，將放置所有標(biāo)準(zhǔn)組件。控制器板將分配給基板原理圖的臨時(shí)組件，然后放置在其預(yù)期位置。
在設(shè)計(jì)多板系統(tǒng)時(shí)，任何打算安裝在另一個(gè)板上的板都作為臨時(shí)組件存在——這使得放置非常容
與將信號分配給控制器板上的焊盤一樣，同樣的考慮也適用于基板。例如，必須通過高速信號的阻抗匹配來保持信號完整性。在這里，在 Design Force 中在單個(gè)畫布中工作的美妙之處在于，可以管理電路板之間轉(zhuǎn)換的信號的阻抗匹配。
事實(shí)上，Design Force 有幾個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 (DRC) 可以標(biāo)記違規(guī)行為，例如在路由大電流信號時(shí)未能保持合適的電流隔離距離。因此，如果一塊板的焊盤被重新分配，則執(zhí)行“更新”將使兩個(gè)設(shè)計(jì)部分保持同步。例如，為了減少串?dāng)_，有時(shí)需要切換 LVDS 信號的 +ve 和 -ve 兩半。如果信號轉(zhuǎn)換板，則需要在兩者上進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
電氣更新并不是唯一可以輕松實(shí)施的更新。有時(shí)，需要將一個(gè)或多個(gè)墊相對于其他墊移動。我們具有這種靈活性，因?yàn)榭刂破靼宓牡酌婕捌湓诨迳系奈恢米鳛榕R時(shí)組件存在。傳統(tǒng)的 BGA 網(wǎng)格是默認(rèn)的起始模式。
對你有利
在原理圖入口和電路板布局級別為多板模塊設(shè)計(jì)PCB的好處是相當(dāng)可觀的，而且這種做法越來越受歡迎。無論您將頂板視為“組件”還是單板的一部分（恰好具有不同的設(shè)計(jì)要求和規(guī)則）都是學(xué)術(shù)性的，并且始終確保電氣和物理連續(xù)性（焊盤）。
此外，電路板技術(shù)是否有很大差異也沒有關(guān)系。例如，如果模塊的基板要靠近熱源（例如內(nèi)燃機(jī)或功率逆變器），則可以在 FR4 中對其進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，在工作臺上進(jìn)行功能驗(yàn)證，然后重新設(shè)計(jì)以用于陶瓷制品。控制器板將成為該板上的強(qiáng)制風(fēng)冷組件。
豐樂壹博專注PCB設(shè)計(jì),PCB Layout,PCBA一站式生產(chǎn)服務(wù)。
標(biāo)簽：PCB設(shè)計(jì)
