Vid konstruktionen av PCB (Printed Circuit Boards) är valet av via-teknologi en avgörande faktor som påverkar både prestanda och kostnader. En via, en elektrisk förbindelse mellan två eller flera lager av kretskortet, kan ha stor betydelse för signalintegritet och tillverkningsprocessen. En intressant metod som används i PCB-tillverkning är en kombination av genomgående via och delvis plätering, där en del av via-hålet är ledande medan resten är isolerat. Detta kan vara användbart för övergångar mellan olika signalbanor, till exempel när man övergår från stripline till microstrip.

När du använder en genomgående via för att skapa en RF-övergång (radiofrekvensövergång), kan en sådan via skapa en stub i din transmissionslinje. Detta kan orsaka impedansfel och matchningsproblem. Även om det kan vara frestande att använda metoder som backdrilling för att undvika dessa problem, är det viktigt att noggrant analysera om en via-stub verkligen kommer att påverka designen. I många fall fungerar designen faktiskt bra även med en stub. Om du bara väljer backdrilling av rädsla för potentiella problem utan att noggrant bedöma behovet, riskerar du att öka kostnaderna för PCB-tillverkningen onödigt mycket.

Drillade begravda vias, som går mellan interna lager, är alltid dyrare att tillverka än vanliga genomgående vias. De kräver flera lamineringscykler under tillverkningsprocessen, vilket ökar den totala kostnaden för kortet. Även blind vias, som går från ett yttre lager till ett inre, medför högre kostnader, men microvias, små vias, tenderar att vara något billigare. När du lägger till en via mellan två lager, oavsett om det är en blind eller begravd via, krävs ett extra borrsteg, vilket innebär att du kan räkna med samma pris för att lägga till en via som för att lägga till tusen. Om du till exempel efterfrågar dyra blind vias mellan lager 1 och 2, och endast behöver några få, kommer det inte att sänka kostnaderna. Du har redan rört dig upp till en dyrare prisklass och längre leveranstider. Därför är det bättre att utnyttja den extra kostnaden och lägga till fler vias om det behövs, eller överväga att eliminera dem helt.

Vianens storlek är en annan kritisk faktor som påverkar kostnaden för PCB-tillverkningen. De flesta tillverkare begränsar storleken på hålen till 6 mils (0,006 tum) eller större i sina standardstackups. För mindre hål krävs laserborrning, eftersom mekaniska borr inte kan hantera så små storlekar utan att brytas. Laserborrning används oftast för microvias och ökar vanligtvis tillverkningskostnaden. Därtill finns en begränsning för via-hålens djup-till-bredd-aspektsförhållande. Vanliga borrade vias kan ha ett förhållande på upp till 10:1, vilket betyder att ett hål kan vara 10 gånger djupare än det är brett. För laserborrade vias är förhållandet betydligt lägre, vanligtvis 1:1 eller 2:1 beroende på tillverkaren.

För att säkerställa funktionaliteten hos en via är det också viktigt att ta hänsyn till storleken på den annulara ringen. Denna ring är avståndet mellan borrhålet och kopparpadden, och en större ring möjliggör en mindre exakt borrning utan att påverka funktionen. En bra tumregel är att göra kopparpadden dubbelt så stor som den färdiga via-hålens diameter. Beroende på kopparvikten på de lager som via ska gå igenom kan minimistorleken för den annulara ringen variera. För standardkopparvikter (mellan 0,5 och 1 oz) bör den vara åtminstone 6 mils.

Det är också viktigt att tänka på potentiella monteringsproblem relaterade till vias. Om en via är placerad på en komponentpad, kan lödningen vandra ner i via-hålet under reflödningen, vilket innebär att komponenten inte fäster ordentligt. För att undvika detta kan vias täckas med lödmask på båda sidor av kortet (utom på komponentpaddarna), en process som kallas "tenting". Detta hindrar lödning från att tränga in i via-hålet. Nackdelen med tenting är att kemiska ämnen kan fastna i via-hålen, vilket potentiellt kan orsaka långsiktig felaktig funktion. För prototyp-tillverkning är tenting vanligtvis acceptabelt, men för serieproduktion bör andra alternativ övervägas.

En annan metod för att undvika problem med vias är att "plugga" dem, vilket innebär att hålen fylls med ett icke-ledande eller ledande epoxi, eller till och med metall. Detta kan förhindra att lödning rinner in i hålet och säkerställa att inga kemiska ämnen fastnar. "Plugged vias" kräver dock mer tid och ökar kostnaderna för tillverkningen. Det är en bra idé att undvika via-i-pad, om det inte är absolut nödvändigt, till exempel för mycket finpitch BGA-komponenter. Att undvika via-i-pad förenklar både monteringen och eventuella reparationer, vilket gör teknikerna mer nöjda och kan på så sätt spara tid och pengar på lång sikt.

I ett konkret exempel kan vi titta på en 10-lagers PCB som används för en transmitter med både RF, ström och digitala funktioner. Här används två olika substrat för att uppnå specifika elektriska egenskaper: Rogers 4350B för de RF-sensitiva lagren och FR-4-liknande 180A för de andra lagren. På denna PCB finns tre olika typer av vias: genomgående, blind via från lager 1 till lager 2 och blind via från lager 1 till lager 3. Under designprocessen upptäcktes att vissa blind vias behövde justeras i storlek för att förbättra deras aspektsförhållande och möjliggöra mekanisk borrning istället för laserborrning, vilket sänkte tillverkningskostnaderna.

Hur man väljer rätt testutrustning för elektronik

Testutrustning är en grundläggande del av varje elektroniklaboratorium. Den rätta utrustningen gör det möjligt att effektivt felsöka och testa kretsar, vilket sparar både tid och pengar. Valet av testinstrument beror ofta på specifika behov, användningsområden och naturligtvis budgeten. Att förstå de olika typerna av testutrustning, deras funktioner och de viktiga parametrarna kan göra hela skillnaden för både hobbyister och professionella tekniker.

En av de mest användbara enheterna är kraftförsörjningen. För den som arbetar med elektronik är en kraftförsörjning ett oumbärligt verktyg för att mata enheter med ström och mäta deras beteende under olika förhållanden. För enklare användning finns billigare alternativ för cirka $15, även om noggrannheten inte alltid kan garanteras. För mer precisa mätningar och möjligheter till programmering och automation, bör man överväga modeller från företag som Keithley, B&K Precision eller Keysight. Dessa kan vara ganska dyra, ofta mellan några hundradollar till tusentals, men de erbjuder hög noggrannhet och en mängd funktioner, som flera oberoende kanaler, vilket gör det möjligt att använda en enda enhet för att driva flera system samtidigt.

En annan oumbärlig enhet är multimetern. En multimeter används för att mäta spänning, ström, motstånd och kontinuitet. Det är en av de första enheterna som varje elektronikingenjör eller entusiast bör investera i. Billiga alternativ finns, men de tenderar att vara opålitliga och imprecisa. För noggranna mätningar rekommenderas en Fluke-multimeter, särskilt modellen Fluke 115, som är både hållbar och långvarigt kalibrerad. För de som har en stramare budget kan Fluke 101 vara ett bra alternativ, även om det är något mindre funktionellt än de dyrare modellerna. För mer avancerade mätningar, som när det gäller att mäta lågström, är bänkmultimeter från märken som Keysight ett bra val. Dessa kan ge en mycket högre precision och möjligheter till programmering och fjärrstyrning. Vid val av multimeter är det viktigt att tänka på upplösning och fullskalans spänningsintervall, snarare än att fokusera enbart på antalet siffror som visas på skärmen.

Efter multimetern är ofta oscilloskopet nästa stora investering. Oscilloskop är avgörande för att kunna analysera signaler i tidsdomänen och undersöka detaljer som form och frekvenser. Bandbredden är en av de viktigaste specifikationerna att beakta vid köp av oscilloskop. En bra tumregel är att välja ett oscilloskop med minst tre gånger högre bandbredd än den högsta frekvensen på den signal du vill mäta. Ett oscilloskop på 1 GHz kan till exempel mäta en signal på 1 GHz, men för att få en korrekt bild av signalens form krävs att du kan mäta upp till och med den tredje harmoniska för att få ett tydligt och korrekt resultat. Rigol erbjuder prisvärda oscilloskop för nybörjare, som DS1000Z-modellen, som startar på $280 och erbjuder en bandbredd på 100 MHz och två kanaler. Tektronix har också bra alternativ för de som vill investera lite mer, som MSO22-serien, som erbjuder både analoga och digitala kanaler samt en bandbredd på upp till 500 MHz. Denna modell kostar cirka $1,900 och är ett bra val för både allmänna mätningar och mer avancerade analyser.

Det är också viktigt att tänka på de prober man använder. Ett oscilloskop med hög bandbredd och precision är värdelöst om det inte har rätt prober för att ta upp signalerna korrekt. Prober kan kosta mycket, upp till $10,000 för de mest avancerade, så det är viktigt att budgetera för dessa också när man köper oscilloskop.

För de som arbetar med kommunikationsprotokoll och digitala signaler är en logikanalysator ofta mer användbar än ett oscilloskop. Med en logikanalysator kan man övervaka flera kanaler samtidigt och direkt avkoda busskommunikation som I2C eller SPI. En populär och prisvärd lösning är Saleae-logikanalysatorn, som finns i modeller med 8 eller 16 kanaler och är ansluten till datorn via USB. Den erbjuder utmärkt mjukvara för analys och avkodning av signaler, även om den har begränsad kapacitet när det gäller avancerad triggring och hastighet jämfört med dyrare alternativ.

Slutligen är testkablar och anslutningar grundläggande för att ansluta testutrustningen till olika komponenter. Här rekommenderas testkablar av hög kvalitet, som de från Pomona, för att säkerställa tillförlitliga och säkra anslutningar. Det är viktigt att ha ett urval av kablar för olika ändamål, som banana jack till BNC eller minigrabber till BNC, beroende på vad man mäter.

Det är också avgörande att förstå vikten av kalibrering och hur det påverkar noggrannheten hos testutrustningen. Att använda gamla oscilloskop eller andra testinstrument kan vara ett kostnadseffektivt sätt att få tillgång till högkvalitativ utrustning, men det är nödvändigt att säkerställa att enheterna är korrekt kalibrerade för att undvika felaktiga mätresultat. Ibland kan även begagnade enheter vara utrustade med dyra tilläggsfunktioner, som kan vara till nytta om man får dem till ett bra pris, men det krävs en grundlig kontroll och kalibrering innan de tas i bruk.

Kan rivning lösa problemen i nedgångna stadsområden?
Hur Professionell Utveckling Kan Förbättra Personalomsättning och Engagemang
Hur Trump förändrade det republikanska partiet – och demokraterna också