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。

随着电子产品的小型化，PCB设计人员发现自己需要一项新技能:高密度互连PCB设计。高密度互连pcb (HDI pcb)的特点是布线空间更小，单位面积上更薄的走线数量更多，且组件密集。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接口。这就是高密度PCB互连的用料。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、互连的类型以及一些需要牢记的设计考虑因素。

高密度PCB互连的挑战

在HDI设计中，你会发现自己要克服电子互连所面临的两三个主要困难。这些因素往往是在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，电路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智能规划和清晰的文档。

让我们来看看可用的高密度PCB互连的类型。

高密度PCB互连的类型

无论您是计划创建相互堆叠的垂直pcb塔，还是需要将多个电路板装入机架以适应服务器，当涉及到可用的连接器类型时，设计人员都有许多选择。

标准板互连:公/母，引脚/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间距，以适应HDI pcb。

背板连接器:典型的背板是一个没有活动组件的PCB。它的主要目的是双重的: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。

卡边连接器:边缘连接器通常用作主板、背板或riser卡上的扩展插槽，设计用于与另一块板(例如PCI-e插槽)边缘的导电走线配合。

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

高密度PCB互连的设计注意事项

现在我们已经介绍了不同类型的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，您将需要考虑的影响相声，阻抗，及其他EMI(电磁干扰)。
• 还要注意共模电磁干扰——当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，将系统变成高效天线。
• 避免意外天线。当天线是不可避免的，保持你的信号和返回电流紧密耦合，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。
• 把你的信号分开。模拟(DC)和数字(AC)，高速，低速电路应始终保持分离。整个HDI PCB堆栈也是如此。注意哪些线路是通过您的电路板路由的。
• 请记住，将您的电路板连接在一起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

腐蚀对连通性构成直接风险。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:当金属暴露在氧气和水中时，就会发生氧化。空气中的水分是腐蚀铜触点所需要的，降低了导电性。
• 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并使下面的材料暴露于氧化而引起腐蚀。
• 原电:有一个不同金属的标准(MIL-STD-889)是有原因的。当两种不同的金属在电解液的存在下(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，黄金与锡接触时腐蚀得更快)。
• 电解:在离子流体的存在下，相邻的轨迹之间可能发生树枝状生长。两个迹线之间的电位差将金属条从每个迹线上拉离，形成一个桥并导致短路。

大多数PCB设计主要关注大气腐蚀和配合连接器之间的微动。通过了解您的产品可能遇到的条件，可以更容易地选择相应的材料。

降低与HDI PCB互连相关的风险

连接是重要的，但它只是HDI PCB设计的一个更大的难题。它采用整体设计方法，以确保每个板和组件在3D外壳中组合在一起，同时避免EMI、热约束和腐蚀的不利副作用。

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