电子互连:在多板PCB系统中保持连接

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。

随着电子器件的小型化，PCB设计人员发现他们需要一种新技能:高密度互连PCB设计。高密度互连pcb (HDI pcb)的特点是路由空间更小，单位面积上有更多更细的痕迹，组件密集。HDI设计还包括多层PCB上的微孔、交错孔、盲孔和埋孔。

尽管具有更紧凑的设计，HDI pcb可能需要与外部模块连接。这就是高密度PCB互连的切入点。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，我们将探讨高密度PCB互连所面临的挑战、互连的类型，以及需要牢记的一些设计考虑。

高密度PCB互连的挑战

在HDI设计中，您会发现自己要解决电子互连所面临的两到三个主要困难。这些因素往往是在频率和开关速度的限制，电流容量和工作温度。此外，电路板区域在HDI设计中通常是奢侈的，这意味着互连可能是表面安装而不是通过孔。

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

让我们看看可用的高密度PCB互连的类型。

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垂直pcb塔，还是需要将多个电路板装入机架以适应服务器，当涉及到可用连接器类型时，设计师有许多选择。

标准板连接:公/母，引脚/插座头是最常见的板对板连接器。这些互连线以更细的间距提供，以适应HDI pcb。

背板连接器:典型的背板是没有有源元件的PCB。它的主要目的有两个: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、背板或立管卡上的扩展插槽，边缘连接器被设计成与另一块板(例如PCI-e插槽)边缘衬里的导电痕迹相匹配。

Wire-to-Board:需要连接电缆或电线到一个板?FFCs(柔性薄膜电缆)、FPCs(柔性印刷电缆)、高速内部电缆互连和带状连接器只是可供选择的少数几种。

高密度PCB互连的设计考虑

现在我们已经介绍了可用的不同类型的PCB互连，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

• 当堆叠两个或多个HDI pcb时，你需要考虑相声，阻抗和其他EMI(电磁干扰)。
• 同时也要注意共模电磁干扰——当差分对的两条腿长度不同时，差异会在共模中产生纵向信号，将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，保持信号和回波电流紧密耦合以减少辐射。事实上，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。
• 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。在整个HDI PCB堆栈中也是如此。注意哪些痕迹是通过您的电路板路由的。
• 请记住，互连和通孔连接在一起，改变你的系统的整体信号。你可以阅读更多关于减肥的建议EMI在你的PCB设计这里。

腐蚀

腐蚀会对连接性造成直接风险。铜、铅和镀锡很容易被腐蚀。另一方面，金、银、石墨和铜镍合金具有很强的抗腐蚀能力。了解导致腐蚀的条件可以帮助您对连接和组件应该使用的材料类型做出明智的决定。

• 大气:当金属暴露于氧气和水时，会发生氧化。空气中的水分就足以腐蚀铜接触点，降低导电率。
• 微动:运动部件的频繁磨损，如焊接开关的擦拭动作，已知会通过去除表面氧化层和暴露底层材料的氧化导致腐蚀。
• Galvanic:有一个针对不同金属的标准是有原因的(MIL-STD-889)。当电解液存在两种不同的金属时(如电池)，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，树突生长可能发生在相邻的迹线之间。两道线之间的电位差将金属条从每道线拉出，形成桥并导致短路。

大多数PCB设计主要关注大气腐蚀和配对连接器之间的微动。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

连接性很重要，但它只是HDI PCB设计的一个大难题。它采用整体设计方法，确保每个板和组件在一个3D外壳中组装在一起，同时避免电磁干扰、热约束和腐蚀的不利副作用。

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