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(shì)，因?yàn)橹圃斐杀窘档筒⑻岣吡丝煽啃?。電子設(shè)計(jì)解決方案架構(gòu)師 Herbert Ritthaler 解釋了在單個(gè) CAD 畫(huà)布上同時(shí)開(kāi)發(fā)電路板的好處。
電動(dòng)汽車等高級(jí)應(yīng)用需要將專門(mén)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(dòng)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(shì)很多，其中大部分優(yōu)勢(shì)來(lái)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(guò)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(huì)將扮演非常不同的角色。例如，如果您考慮電動(dòng)汽車（即汽車、航空航天和其他運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的行業(yè)趨勢(shì)），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(kāi)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(hào)，甚至可能具有 RF 信號(hào)，并且通過(guò)阻抗匹配確保信號(hào)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(dòng)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(shì)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(dòng)汽車領(lǐng)域的一個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(shì)很多，其中大部分優(yōu)勢(shì)來(lái)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(jiǎn)化了組裝（也是節(jié)省成本），并且由于沒(méi)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(guò)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(huì)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(pán)連接的地方——必須精確對(duì)齊并且電氣正確，即板之間不應(yīng)存在信號(hào)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(shì)。例如，韜放電子 的 CR-8000 Design Force支持在單個(gè)畫(huà)布中進(jìn)行這種并發(fā)設(shè)計(jì)。在原理圖級(jí)別，連接器符號(hào)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(kāi)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(huì)自動(dòng)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(pán)（或球，如果您更喜歡考慮 BGA）位置和焊盤(pán)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(duì)板連接必須去的地方時(shí)，多板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)大大簡(jiǎn)化。
關(guān)于每個(gè)焊盤(pán)的放置，信號(hào)“意圖”必須是一個(gè)因素。換句話說(shuō)，對(duì)于必須與基板連接的信號(hào)，雖然從頂部組件的焊盤(pán)路由到底部最近的焊盤(pán)對(duì)于控制器板來(lái)說(shuō)可能是實(shí)用的，但基板可能不方便接收信號(hào)來(lái)自那個(gè)物理位置的信號(hào)。
接下來(lái)，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?？刂破靼鍖⒎峙浣o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(hào)分配給控制器板上的焊盤(pán)一樣，同樣的考慮也適用于基板。例如，必須通過(guò)高速信號(hào)的阻抗匹配來(lái)保持信號(hào)完整性。在這里，在 Design Force 中在單個(gè)畫(huà)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(hào)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(hào)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(pán)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(hào)的 +ve 和 -ve 兩半。如果信號(hào)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(duì)于其他墊移動(dòng)。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(duì)你有利
在原理圖入口和電路板布局級(jí)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(lái)越受歡迎。無(wú)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(pán)）。
此外，電路板技術(shù)是否有很大差異也沒(méi)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(duì)其進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，在工作臺(tái)上進(jìn)行功能驗(yàn)證，然后重新設(shè)計(jì)以用于陶瓷制品?？刂破靼鍖⒊蔀樵摪迳系膹?qiáng)制風(fēng)冷組件。
豐樂(lè)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(shì)，因?yàn)橹圃斐杀窘档筒⑻岣吡丝煽啃?。電子設(shè)計(jì)解決方案架構(gòu)師 Herbert Ritthaler 解釋了在單個(gè) CAD 畫(huà)布上同時(shí)開(kāi)發(fā)電路板的好處。
電動(dòng)汽車等高級(jí)應(yīng)用需要將專門(mén)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(dòng)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(shì)很多，其中大部分優(yōu)勢(shì)來(lái)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(guò)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(huì)將扮演非常不同的角色。例如，如果您考慮電動(dòng)汽車（即汽車、航空航天和其他運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的行業(yè)趨勢(shì)），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(kāi)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(hào)，甚至可能具有 RF 信號(hào)，并且通過(guò)阻抗匹配確保信號(hào)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(dòng)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(shì)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(dòng)汽車領(lǐng)域的一個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(shì)很多，其中大部分優(yōu)勢(shì)來(lái)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(jiǎn)化了組裝（也是節(jié)省成本），并且由于沒(méi)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(guò)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(huì)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(pán)連接的地方——必須精確對(duì)齊并且電氣正確，即板之間不應(yīng)存在信號(hào)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(shì)。例如，韜放電子 的 CR-8000 Design Force支持在單個(gè)畫(huà)布中進(jìn)行這種并發(fā)設(shè)計(jì)。在原理圖級(jí)別，連接器符號(hào)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(kāi)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(huì)自動(dòng)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(pán)（或球，如果您更喜歡考慮 BGA）位置和焊盤(pán)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(duì)板連接必須去的地方時(shí)，多板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)大大簡(jiǎn)化。
關(guān)于每個(gè)焊盤(pán)的放置，信號(hào)“意圖”必須是一個(gè)因素。換句話說(shuō)，對(duì)于必須與基板連接的信號(hào)，雖然從頂部組件的焊盤(pán)路由到底部最近的焊盤(pán)對(duì)于控制器板來(lái)說(shuō)可能是實(shí)用的，但基板可能不方便接收信號(hào)來(lái)自那個(gè)物理位置的信號(hào)。
接下來(lái)，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?？刂破靼鍖⒎峙浣o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(hào)分配給控制器板上的焊盤(pán)一樣，同樣的考慮也適用于基板。例如，必須通過(guò)高速信號(hào)的阻抗匹配來(lái)保持信號(hào)完整性。在這里，在 Design Force 中在單個(gè)畫(huà)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(hào)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(hào)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(pán)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(hào)的 +ve 和 -ve 兩半。如果信號(hào)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(duì)于其他墊移動(dòng)。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(duì)你有利
在原理圖入口和電路板布局級(jí)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(lái)越受歡迎。無(wú)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(pán)）。
此外，電路板技術(shù)是否有很大差異也沒(méi)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(duì)其進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，在工作臺(tái)上進(jìn)行功能驗(yàn)證，然后重新設(shè)計(jì)以用于陶瓷制品?？刂破靼鍖⒊蔀樵摪迳系膹?qiáng)制風(fēng)冷組件。
豐樂(lè)壹博專注PCB設(shè)計(jì),PCB Layout,PCBA一站式生產(chǎn)服務(wù)。
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