电子互连：在多板PCB系统中保持连接性

人们可能会认为相互联系在自然中比在技术中发生的更多，但是人类非常善于模仿其发明中的自然存在的思想。电子互连就是这样一种镜像。以蘑菇为例，说明大量生物如何通过类似的基础网络相互联系地发展。电子互连将努力实现类似的目的：在不影响单个电路自治的情况下提供系统连接。

当今的电子产品通常在其设计中包含多个互连的印刷电路板（PCB）。如何将多板系统中的所有组件作为具有凝聚力的最终产品一起工作取决于选择适合设计的连接器。

在本文中，我们将深入探讨不同类型的PCB互连以及在下一个多板PCB项目中实现它们的一些最佳实践。

系统设计时代的电子互连

当考虑使用多板系统时，通常会遇到电子互连面临的两个或三个主要困难。这些因素往往受频率和开关速度限制，电流容量和工作温度的影响。

信号完整性和热导率考虑因素对于任何PCB系统设计都是至关重要的，并且要通过选定连接器的潜在弹性进行工作，将需要精明的计划和清晰的文档。

多板PCB互连的类型

无论您打算创建堆叠在一起的垂直PCB塔，还是需要将多个板装载到机架中以适合服务器，设计人员在可用连接器类型方面都有很多选择。

标准板互连：公/母，引脚/插座接头是最常见的板对板连接器类型。这些互连模块价格低廉，非常适合面包板和Arduino套件。

背板连接器：典型的背板是没有有源组件的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。

卡边缘连接器：边缘连接器通常用作主板，背板或转接卡上的扩展插槽，其设计目的是与衬在另一块板边缘的导电迹线（例如PCI-e插槽）配合使用。

线对板：需要将电缆或电线连接到板上吗？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其中的少数选择。

Direct-soldered：想要将小型无线模块连接到较大的板上？形通孔是一种创建PCB模块的流行方法，可轻松将其焊接到其他板上。确保遵循焊接标准，例如IPC-A-610或J-STD-001。

 

多板PCB互连设计注意事项

既然我们已经介绍了不同类型的PCB互连，那么让我们看一下实现多板PCB设计时要考虑的一些一般设计技巧。

电磁兼容/电磁干扰

您在单板中考虑的相同的串扰，阻抗和其他EMI（电磁干扰）因素必须扩展到多板系统。在开始将这些板堆叠到PCB塔之前，请注意以下事项：

当心共模。当差分对的两个支路长度不同时，这种差异会在共模下产生纵向信号，从而使系统成为高效的天线。

避免意外的天线。在不可避免的情况下，请保持信号和返回电流紧密耦合，以减少发射。实际上，使整个堆栈上的所有信号层都紧密耦合到不间断的参考平面。  

将信号分开。模拟（DC）和数字（AC） ，高速和低速电路应始终保持分开，并跨过多板堆的情况也是如此。请注意哪些走线是通过您的电路板布线的。

请记住，将电路板连接在一起的互连和过孔会改变系统的整体信号。您可以在此处阅读更多有关降低PCB设计中EMI的技巧。

腐蚀

腐蚀对连接构成直接风险。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高的抗腐蚀能力。了解导致腐蚀的条件可以帮助您对连接和组件应使用的材料类型做出明智的决定：

大气：金属接触氧气和水时，会发生氧化。腐蚀铜触点，降低导电率，只需要空气中的水分即可。

微动：活动部件的频繁磨损，例如镀锡开关的擦拭动作，会通过去除表面氧化物层并使底层材料受到氧化而引起腐蚀。

电镀：有一个理由，要求有不同金属的标准（MIL-STD-889）。当两种不同的金属存在电解质时（例如来自电池），耐蚀性较高的金属的腐蚀速度比较弱的金属（例如，金与锡接触时的腐蚀速度更快）的腐蚀速度更快。

电解：在存在离子液体的情况下，相邻痕迹之间可能会发生树枝状生长。两条走线之间的电位差将金属条拉离每条走线，从而形成一个桥并导致短路。

 

大多数PCB设计主要关注配合连接器之间的大气腐蚀和微动。通过了解您的产品可能遇到的条件，可以更轻松地选择材料。

真正降低连接风险：整体设计

连接性很重要，但多板PCB设计只是其中一个较大的难题。它采用整体设计方法，以确保每个板和组件可以一起安装在3D外壳中，同时避免了EMI，热约束和腐蚀的不利影响。