电子互连:保持多板PCB系统的连通性

关键外卖:

• 高密度PCB互连的挑战。

• 高密度PCB互连的类型。

• 设计考虑。

随着电子产品的小型化，PCB设计师发现他们需要一种新的技能:高密度互连PCB设计。高密度互连pcb，或HDI pcb，其特点是更小的路由空间，单位面积上更薄的迹线数量更多，组件密集。HDI设计还包括多层PCB上的微、交错、盲、埋通孔。

尽管具有更紧凑的设计，HDI pcb可能需要与外部模块接口。这就是高密度PCB互连发挥作用的地方。HDI PCB互连允许一个PCB直接或通过电缆连接到另一个PCB。在本文中，我们将讨论高密度PCB互连的挑战，互连的类型，以及需要记住的一些设计注意事项。

高密度PCB互连的挑战

在HDI设计中，你会发现自己在处理电子互连所面临的两到三个主要困难。这些因素往往是频率和开关速度限制、电流容量和工作温度。此外，在HDI设计中，板面积通常是奢侈的，这意味着互连可能是表面安装的，而不是通过孔。

信号的完整性而且热导率对于任何PCB系统设计来说，考虑因素都是最重要的，通过所选连接器的潜在弹性工作将涉及到明智的规划和清晰的文档。

让我们来看看高密度PCB互连的可用类型。

高密度PCB互连的类型

无论您是计划创建堆叠在彼此之上的pcb垂直塔，还是需要将多个板装入机架以适应服务器，当涉及到可用的连接器类型时，设计人员都有许多选择。

标准板连接:公/母、针/插座头是最常见的板对板连接器类型。这些互连可在更细的音高适合HDI pcb。

背板连接器:典型的背板是没有活动组件的PCB。它的主要用途有两个:为多板系统提供结构完整性，并作为多个子板连接的表面。用于高密度互连设计的背板连接器具有更密集的多排引脚和插座。

卡边缘连接器:通常用作主板、背板或riser卡上的扩展槽，边缘连接器被设计成与另一块板(例如PCI-e插槽)边缘的导电迹线相匹配。

Wire-to-Board:需要将电缆或电线连接到单板?ffc(柔性薄膜电缆)，fpc(柔性印刷电缆)，高速内部电缆互连，带状连接器只是少数可用的选择。

高密度PCB互连线的设计注意事项

既然我们已经介绍了可用的不同类型的PCB互连，那么让我们看看在实现HDI PCB设计时需要考虑的一些通用设计技巧。

EMC / EMI

• 当堆叠两个或更多HDI多氯联苯时，您将需要考虑的影响相声，阻抗和其他EMI(电磁干扰)。
• 同样要注意共模电磁干扰——当一个差分对的两条腿长度不同时，这种差异会在共模中产生纵向信号，使系统变成一个高效的天线。
• 避免意外的天线。当天线不可避免时，保持信号和返回电流紧密耦合，以减少辐射。事实上，要保持堆栈中的所有信号层紧密耦合到一个不间断的参考平面上。
• 把信号分开。模拟(DC)和数字(AC)，高速，低速电路应始终保持独立。整个HDI PCB栈也是如此。注意哪些跟踪路径通过了您的电路板。
• 记住，连接板的互连和通孔会改变系统的整体信号。你可以阅读更多关于减肥的建议PCB设计中的电磁干扰。

腐蚀

腐蚀直接威胁到连通性。铜、铅和镀锡极易腐蚀。另一方面，金、银、石墨和铜镍合金具有很强的耐腐蚀性。了解导致腐蚀的条件可以帮助您做出明智的决定，您应该使用的连接和组件的材料类型。

• 大气:当金属暴露在氧气和水中，就会发生氧化。空气中的水分是腐蚀铜触点所需要的，降低了电导率。
• 微动:运动部件的频繁磨损，如焊接镀开关的擦拭动作，已知会通过去除表面氧化层和暴露下层材料氧化而引起腐蚀。
• 原电:有一个不同的金属标准(MIL-STD-889)的原因。当两种不同的金属存在电解液时(例如来自电池)，较耐腐蚀的金属比较弱的金属腐蚀得更快(例如，金与锡接触时腐蚀得更快)。
• 电解:在离子流体存在的情况下，树枝状生长可能发生在相邻的迹线之间。两个轨迹之间的电位差将金属薄片从每个轨迹上拉离，形成桥接并导致短路。

大多数PCB设计主要关注大气腐蚀和匹配连接器之间的微动。通过了解你的产品可能遇到的条件，它更容易选择相应的材料。

降低与HDI PCB互连相关的风险

连接性是重要的，但它只是HDI PCB设计的一个更大的难题。它采用整体的设计方法，以确保每个板和组件在一个3D外壳中相互配合，同时避免电磁干扰、热约束和腐蚀的不利副作用。

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