Yuqori tezlikdagi tarmoq uskunalari uchun Ethernet kommutatorli PCB ishlab chiqarish

Ethernet kommutatorli PCB bir nechta turli xil elektr sohalari uchun ishlab chiqarish platformasi hisoblanadi: kommutatsiya qurilmasi yoki protsessor, Ethernet PHY, xotira, soatni sozlash, quvvatni o'zgartirish, boshqaruv sxemalari va mis yoki optik port interfeyslari. Plata faqat bir nechta mis portlarni qo'llab-quvvatlashi yoki ko'plab portlarni SFP/SFP+/boshqa ulanadigan interfeyslar bilan birlashtirishi mumkin. Elektr talablari arxitektura va ma'lumotlar tezligi bilan o'zgarganligi sababli, foydali ishlab chiqarish rejasi umumiy "tarmoq kommutatorli PCB" spetsifikatsiyasidan emas, balki haqiqiy sxema, stackup, kanal cheklovlari va yig'ish BOM dan boshlanadi. Highleap Electronics yuqori tezlikdagi aloqa PCB ishlab chiqarish va tarmoq uskunalari uchun tayyor PCBA qo'llab-quvvatlashini, jumladan, boshqariladigan impedansli ko'p qatlamli platalar, zich yig'ish va ishlab chiqarishga yo'naltirilgan muhandislik sharhini taqdim etadi.

1. Umumiy "Ethernet PCB" spetsifikatsiyasidan emas, balki kommutator arxitekturasidan boshlang

Xuddi shu mahsulot toifasi juda xilma-xil PCB muammolarini o'z ichiga olishi mumkin. Yilni boshqarilmaydigan kommutator yuqori darajada integratsiyalashgan kommutator/PHY qurilmasi va bir nechta magnit modullaridan foydalanishi mumkin. Boshqariladigan platforma alohida protsessor, DDR xotira, flesh-xotira, bir nechta PHY, SFP katakchalari, ortiqcha quvvat, konsol portlari va katta kommutatsiya ASIC-ni qo'shishi mumkin.

1.1 Stackup versiyasini chiqarishdan oldin har bir yuqori tezlikdagi interfeysni aniqlang

Dizayn guruhi elektr harakati boshqariladigan geometriyaga bog'liq bo'lgan interfeyslarni belgilashi kerak. Bularga PHY-magnit differentsial juftliklari, kommutator ASIC va PHY o'rtasidagi ketma-ket interfeyslar, yuqori tezlikdagi xotira shinalari, takt liniyalari, PCIe yoki murakkabroq platformalardagi boshqa xost interfeyslari va optik modullarga yuqori tezlikdagi ulanishlar kirishi mumkin.

Har bir tarmoq ham impedansni nazorat qilishni talab qilmaydi. Har bir marshrutni "yuqori tezlik" deb hisoblash samaradorlikni oshirmasdan xarajatlarni oshiradi. Ishlab chiqarish chizmasida aslida boshqariladigan impedansni talab qiladigan tuzilmalar va ularning har biri uchun kutilgan bardoshlik aniqlanishi kerak.

1.2 Mis portlari va optik portlar turli xil joylashuv cheklovlarini yaratadi

Mis Ethernet portlari magnitlar va tashqi ulagichlar orqali o'tadi. Ulanadigan optik/elektr modullari yuqori tezlikdagi ketma-ket kanallar, qafas mexanikasi, ulagichning ishga tushirish geometriyasi va yo'qotishlarga sezgir uzunroq yo'llarni o'z ichiga olishi mumkin. Agar ikkalasi ham mavjud bo'lsa, plataga turli mintaqalarda turli xil marshrutizatsiya qoidalari kerak bo'lishi mumkin.

1.3 Portlar soni plataning o'lchamidan ko'proq drayvlar

Portlar soni ortib borishi bilan, dizayn ko'proq PHY kanallari, quvvat relslari, soat taqsimoti, kirish/chiqish ulagichlari, termal yoyilish va zich qochish marshrutizatsiyasini talab qilishi mumkin. Bu dizaynni yuqori qatlamlar soniga yoki HDI PCB xususiyatlariga yo'naltirishi mumkin. Ishlab chiqarish maqsadi faqat marshrutizatsiya yoki signal yaxlitligi cheklovini hal qiladigan joylarda murakkablikni oshirishdir.

2. PHY ga o'tish va port tomonidagi marshrutizatsiya uchun PCB stackup va boshqariladigan impedans

Stackup Ethernet kommutatorining ishlashini sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin bo'lgan eng dastlabki ishlab chiqarish qarorlaridan biridir. Dielektrik qalinligi, mis qalinligi, qatron miqdori, shisha turi, mos yozuvlar tekisligi joylashuvi va yakuniy iz geometriyasi barchasi impedans va yo'qotishga ta'sir qiladi.

2.1 Tavsiya etilgan tekisliklar atrofida stackupni yarating

Yuqori tezlikdagi qatlamlar boshqariladigan masofalarda joylashtirilgan uzluksiz mos yozuvlar tekisliklariga ega bo'lishi kerak. Bu joylashtirish guruhiga oldindan aytib bo'ladigan impedans va qisqa qaytish oqimi yo'llarini beradi. Quvvat va yer qatlamining joylashuvi, shuningdek, marshrutlash qatlamlari orasidagi quvvat taqsimlash impedansi va o'zaro ta'sirga ta'sir qiladi.

Ishlab chiqarish uchun tasdiqlangan PCB stackup spetsifikatsiyasida laminat oilasi, yadro/prepreg tuzilishi, mis og'irliklari, tayyor qalinligi va boshqariladigan impedans qatlamlari aniqlanishi kerak. Agar yetkazib beruvchi ekvivalent dielektrik konstruktsiyani taklif qilsa, o'zgarish chiqarilishdan oldin elektr jihatidan ko'rib chiqilishi kerak.

2.2 Har bir Ethernet kommutatori PCB uchun kam yo'qotishli material kerakmi?

Yo'q. Yaxshi ishlab chiqilgan FR-4 tizimlari ko'plab Ethernet kommutator kanallari uchun yo'qotish byudjeti va konstruktsiyasi imkon bergan hollarda mos keladi. Kamroq yo'qotishli laminatlar chekka tezligi, kanal uzunligi, ulagichni ishga tushirish, ketma-ket ma'lumotlar tezligi yoki kiritish-yo'qotish chegarasi standart materialni yetarli bo'lmagan holga keltirganda foydali bo'ladi. To'g'ri qaror kanal byudjetidan kelib chiqadi; bizning yuqori tezlikdagi PCB materialini tanlash bo'yicha qo'llanmamiz laminat brendini ishlash kafolati sifatida ko'rib chiqish o'rniga taqqoslanishi kerak bo'lgan ishlab chiqarish o'zgaruvchilarini tushuntiradi.

Highleap yuqori tezlikdagi PCB ishlab chiqarishda ishlatiladigan standart va past yo'qotishli materiallar oilalari bilan ishlaydi . Materiallarni almashtirish Dk, Df, qalinlik mavjudligi, mis profili, issiqlik xususiyatlari va laminatsiya mosligi bo'yicha baholanishi kerak.

2.3 Empedans kuponlari tayyorlangan tuzilmani tasdiqlaydi

Nazorat ostidagi impedans talab qilinganda , sinov kuponlari ishlab chiqarish paneliga joylashtirilishi va ishlab chiqarilgandan keyin o'lchanishi mumkin. Kupon ishlab chiqarilgan stackup va geometriyani tekshiradi; u yig'ilgan tizimda kanalni oxirigacha tekshirishni almashtirmaydi. Sinov talabi, maqsad, bardoshlilik, mos yozuvlar qatlami va kupon tuzilmalari buyurtma hujjatlarining bir qismi bo'lishi kerak.

3. Gigabit va ko'p gigabitli kommutatsiya uskunalarida tuzilmalar, ulagichlar va yo'qotish byudjeti orqali

Signal chekkalari tezligi va kanal chastotalari oshgani sayin uzilishlar tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Vias, ulagichni ishga tushirish, stublar, qatlam o'tishlari va mos yozuvlar tekisligidagi o'zgarishlarning barchasi parazit ta'sirini qo'shadi.

3.1 Ethernet kommutatori uchun PCB har doim orqaga burg'ulashni talab qiladimi?

Yo'q. Agar kanal byudjeti imkon bersa, standart oraliq burg'ulash juda maqbul bo'lishi mumkin. Qo'llanilmagan oraliq burg'ulash yoki marshrutlash zichligi qo'shilgan jarayonni oqlash uchun etarlicha katta bo'lganda, PCB orqa burg'ulash , ko'r oraliq burg'ulash yoki mikro oraliq burg'ulash usullari qo'llaniladi. Ishlab chiqaruvchi Gerber fayllaridan maqsadni taxmin qilish o'rniga, boshqariladigan chuqurlikdagi burg'ulash jadvalini yoki Inson taraqqiyoti indeksi (HDI) ni yaratish ketma-ketligini olishi kerak.

3.2 Ulagichni ishga tushirish geometriyasi izchil bo'lishi kerak

RJ45 magnitlari, platadan plataga ulagichlar, mezzanin ulagichlari va ulanadigan modulli rozetkalar har biri tuzilmalar o'rtasida o'tishni yaratadi. Panel o'lchami, antipad geometriyasi, mos yozuvlar orqali joylashuv va chiqish yo'nalishi mahalliy impedansga ta'sir qilishi mumkin. Ushbu ishga tushirishlar yaqinida ishlab chiqarish CAM o'zgarishlari minimallashtirilishi va kerak bo'lganda ko'rib chiqilishi kerak.

3.3 Qafaslar va ulagichlar atrofidagi mexanik bardoshliklarni e'tiborsiz qoldirmang

SFP oilasi qafaslari, bir-biriga ulangan RJ45 ulagichlari, LEDlar, yorug'lik quvurlari va korpus kesmalari qattiq mexanik aloqalarni yaratadi. Plitaning kontur bardoshliligi, ulagichning joylashuvi, o'rnatish teshigining joylashuvi va lehim birikmasining joylashuvi yakuniy moslashuvga ta'sir qilishi mumkin. 3D model yoki mexanik chizma montajchiga ishlab chiqarishdan oldin shovqinni aniqlashga yordam beradi.

4. Ethernet kommutator platalarida quvvatni taqsimlash, soatlar va qaytish yo'lini boshqarish

Signal yo'li ko'proq e'tiborni tortadi, ammo ko'plab kommutatorlarning ishdan chiqishi quvvat yaxlitligi, soat sifati yoki qaytish yo'lidagi muammolar bilan boshlanadi.

4.1 Kommutatsiya qurilmalari ko'pincha bir nechta past kuchlanishli relslarga muhtoj

Kommutator ASIClari va protsessorlari alohida yadro, kirish/chiqish, xotira, analog va SerDes manbalaridan foydalanishi mumkin. Regulyator topologiyasi va ketma-ketligi qurilmaga xosdir. PCBda keng quvvat tekisliklari, mahalliy ajratish, joylashtirish orqali va past impedansli ulanishlar quvvat taqsimlash tarmog'ining mo'ljallanganidek ishlashiga yordam beradi.

4.2 Soat yo'nalishini elektr interfeysi sifatida ko'rib chiqish kerak

PHY yoki kommutator qurilmalari uchun mos yozuvlar osilatorlari va soatlari shovqin va qaytish uzilishlariga sezgir bo'lishi mumkin. Ishlab chiqaruvchi himoya/to'xtatuvchi tuzilmalarni saqlab qolishi va tasdiqlanmaguncha, ushbu sxemalar atrofida tikuv vialarini yoki mos yozuvlar misini harakatlantirishdan saqlanishi kerak.

4.3 Qaytish yo'lidagi uzilishlar iz uzunligidagi farqlardan ham yomonroq bo'lishi mumkin

Bo'lingan tekislikni kesib o'tuvchi differentsial juftlik yoki yetarli tikuvsiz mos yozuvlarni o'zgartirish umumiy rejimdagi shovqin va EMI ni keltirib chiqarishi mumkin. Buni maket chiqarilgandan keyin ishlab chiqarish orqali tuzatib bo'lmaydi. Amaliy DFM tekshiruvi tekislikdagi uzilishlarni, ishlab chiqarish muammolarini va cheklovlarni belgilashi mumkin, signalning yaxlitligini yakuniy tasdiqlash esa apparatni loyihalash jarayonining bir qismi bo'lib qoladi.

5. ASIC, PHY, Magnetics, RJ45 va ulanadigan interfeyslar uchun PCB yig'ish

Ethernet kommutatori PCBA ko'pincha aralash texnologiyali qurilma hisoblanadi. Nozik pitchli BGA yig'ilishi QFNlar, kristallar, quvvat induktorlari, katta RJ45 ulagichlari, press-fit yoki teshikli qismlar va metall katakchalar yonida joylashgan bo'lishi mumkin.

5.1 BGA va QFN yig'ish paketga xos jarayonni boshqarishni talab qiladi

Trafaret dizayni, pasta hajmi, qayta oqim profili, taxta tayanchi va o'ramning namligini boshqarish bo'g'in sifatiga ta'sir qiladi. BGA yoki QFN termal prokladkalar ostidagi via-in-pad to'g'ri to'ldirish/qopqoq spetsifikatsiyasiga ega bo'lishi kerak, bunda ochiq vialar lehimni o'tkazadi. Rentgen nurlari yashirin bo'g'inlar va termal prokladka bo'shlig'ini baholash uchun foydalidir, chunki bu xususiyatlarni AOI to'liq baholay olmaydi.

5.2 Magnitika va Ethernet ulagichlari boshqariladigan almashtirishga muhtoj

Mexanik jihatdan o'xshash ko'rinadigan ikkita RJ45 ulagichlari turli xil integral magnitlardan, LED pinoutlaridan, markaziy kran joylashuvidan, ekran konstruktsiyasidan yoki PoE imkoniyatlaridan foydalanishi mumkin. Xuddi shunday, diskret magnit modullari dizaynga mos kelishi kerak bo'lgan elektr xususiyatlariga ega. Shuning uchun BOM almashtirish faqat izga asoslanib emas, balki muhandislik tomonidan tasdiqlanishi kerak.

5.3 Katta ulagichlar lehimlash yo'nalishiga ta'sir qiladi

Ulagich dizayni va platalar aralashmasiga qarab, teshik orqali o'tuvchi qismlar SMT dan keyin to'lqinli lehim bilan, tanlab lehim bilan yoki qo'lda lehimlanishi mumkin. Termal relyef, teshik o'lchami, mis ulanishi va qo'shni komponentlar atrofidagi masofa tanlangan jarayonga mos kelishi kerak. Highleap'ning SMT PCB yig'ish xizmati to'liq kommutator PCBA'lari uchun teshik orqali yig'ish bilan birlashtirilishi mumkin.

6. Ethernet kommutatorli PCBA uchun tekshirish va funktsional sinov strategiyasi

Yaxshi sinov rejasi ishlab chiqarishdagi nuqsonlarni tizim darajasidagi Ethernet ishlashidan ajratib turadi.

6.1 Yalang'och taxta

Tayyorlangan platalar uchun 100% elektr uzluksizligi/izolyatsiya sinovi odatiy boshlang'ich nuqtadir. Nazorat qilinadigan impedans belgilanganda impedans kuponlari qo'shiladi. O'lchov, lehim niqobi, pardozlash, burg'ulash va vizual tekshirish jismoniy plataning chiqarilgan talablarga mos kelishini tasdiqlaydi.

6.2 Yig'ish tekshiruvi

SPI joylashtirishdan oldin lehim-xamir cho'kmasini tekshirishi mumkin. AOI komponentlarning mavjudligini, qutblanishini, hizalanishini va ko'rinadigan lehim birikmalarini tekshiradi. BGA, LGA, QFN yoki boshqa yashirin lehim interfeyslari uchun rentgen tekshiruvi qo'shiladi. Bu usullar bir-birini to'ldiradi; ularning hech biri Ethernet portining to'g'ri ishlashini isbotlamaydi.

6.3 Ethernet kommutatorining PCBA funktsional sinovi nimani qamrab olishi kerak?

Funktsional sinovlar elektr relslari, tok sarfi, yuklash ketma-ketligi, dasturlash, boshqaruv interfeysi, port ulanishi, trafikni qaytarish yoki sinovdan o'tkazish, LED ishlashi va tegishli hollarda optik modulni aniqlashni o'z ichiga olishi mumkin. Sinov chuqurligi loyiha uchun taqdim etilgan yoki birgalikda ishlab chiqilgan armatura va dasturiy ta'minotga bog'liq. PCB/PCBA tekshiruvi tayyor kalitning IEEE 802.3 o'zaro ishlashi, EMC, xavfsizlik yoki tartibga solish malakasini almashtirmaydi.

7. Muhandislik paketlari ro'yxati: Prototip Ethernet kommutatori PCB dan ishlab chiqarishgacha

Aniq narx taklifi va nazorat ostida ishlab chiqarish uchun quyidagilarni o'z ichiga oling:

• Gerber/ODB++ ma'lumotlari va burg'ulash fayllari
• Plitaning o'lchamlari, bardoshliligi va maxsus jarayonlari bilan ishlab chiqarish chizmasi
• Tasdiqlangan yig'ish va material talablari
• Maqsad, bardoshlik va mos yozuvlar qatlami bilan boshqariladigan impedans ro'yxati
• Tasdiqlangan ishlab chiqaruvchi qism raqamlari va muqobil siyosatga ega BOM
• Tanlash va joylashtirish ma'lumotlari va yig'ish chizmalari
• Muhim interfeyslar uchun ulagich/qafas mexanik detallari
• Dasturlash fayllari va ko'rsatmalari
• Funktsional sinov protsedurasi, dasturiy ta'minot, moslamalar va o'tish/o'tishdan o'tish chegaralari
• Prototip, sinov va ishlab chiqarish miqdori, shuningdek, kuzatuv talablari

Bosqichma-bosqich PCB prototipini yaratish ishlab chiqarish ma'lumotlari to'plami muzlatilgunga qadar stackup, mexanik moslashtirish, yig'ish jarayoni, termal xatti-harakatlar va sinov usulini tasdiqlash uchun foydalidir. Highleap Electronics sizning jamoangiz tomonidan belgilangan manba va sinov doirasiga muvofiq faqat ishlab chiqarish, buyurtma asosida yig'ish yoki tayyor PCB yig'ishni qo'llab-quvvatlashi mumkin. Tegishli kommutator arxitekturasi va tekshirish mavzulari uchun bizning kommutator PCB umumiy ko'rinishi va tarmoq kommutator PCB ishonchliligini sinovdan o'tkazish qo'llanmasiga qarang.