【提問】:在高密度 PCB 設(shè)計中,走線串擾是常見問題,哪些因素會影響串擾強度?如何通過走線設(shè)計有效抑制串擾?捷配在高密度 PCB 生產(chǎn)中有哪些針對性的工藝措施?
【解答】:PCB 走線的串擾是指相鄰走線之間通過電磁耦合產(chǎn)生的信號干擾,分為容性串擾(電場耦合)和感性串擾(磁場耦合)兩種。串擾強度主要受以下因素影響:一是走線間距,間距越小,電磁耦合越強,串擾越嚴重;二是平行走線長度,平行長度越長,串擾能量積累越多,干擾越明顯;三是走線層,表層走線的串擾比內(nèi)層走線更嚴重,因為內(nèi)層走線有參考平面的屏蔽作用;四是信號速率,高速信號的上升沿和下降沿更陡峭,電磁輻射更強,串擾問題更突出。
通過合理的走線設(shè)計,可有效抑制串擾,具體措施有以下幾點:第一,增大走線間距,遵循 “3W 原則”(相鄰走線的間距不小于走線寬度的 3 倍),這是抑制串擾的最基本方法。3W 原則可將串擾強度控制在 - 40dB 以下,滿足大部分中低速信號的需求。第二,縮短平行走線長度,若無法避免平行走線,應盡量縮短平行段的長度,必要時可在平行段之間插入接地過孔,切斷電磁耦合路徑。第三,設(shè)置參考平面,在走線層下方設(shè)置完整的接地平面或電源平面,可有效吸收走線產(chǎn)生的電磁輻射,減少串擾。同時,參考平面還能降低走線的特征阻抗,提高信號完整性。第四,差分走線設(shè)計,對于高速差分信號(如 USB、以太網(wǎng)),采用差分走線可抑制共模干擾,同時減少差模信號的串擾。差分走線要求等長、等寬、等間距,確保兩根走線的電磁耦合相互抵消。第五,信號分類布線,將數(shù)字信號和模擬信號、高頻信號和低頻信號分開布線,避免不同類型的信號互相干擾。例如,模擬信號走線應遠離數(shù)字信號走線,高頻信號走線應盡量短且直。
捷配在高密度 PCB 生產(chǎn)中,針對串擾問題采取了多項針對性工藝措施。首先,在板材選擇上,提供低介電常數(shù)、低損耗的高頻板材(如羅杰斯、泰康利),減少信號的電磁輻射;其次,在布線工藝上,采用高精度的 LDI 技術(shù),保證走線間距和平行長度的加工精度,避免因工藝偏差導致串擾加??;最后,在設(shè)計支持上,捷配的技術(shù)團隊可提供串擾仿真服務(wù),通過專業(yè)軟件模擬不同走線布局下的串擾強度,為客戶提供優(yōu)化建議。對于手機主板、服務(wù)器主板等高密度 PCB 產(chǎn)品,捷配還可提供 HDI(高密度互連)工藝,通過微孔、埋孔等技術(shù)減少走線的交叉和平行,進一步降低串擾風險。