Размещение печатной платы мобильного телефона: ключевые аспекты и лучшие практики трассировки

Размещение печатной платы (PCB) в проектировании мобильных телефонов требует тщательного внимания для минимизации рисков и обеспечения оптимальной работы устройства. Использование нескольких слоев, каждый из которых предназначен для определённых функций, требует строгого соблюдения рекомендаций для поддержания целостности сигнала и снижения электромагнитных помех (EMI). Вот подробные аспекты и принципы трассировки, которые нужно учитывать при разработке PCB мобильного телефона, особенно для сложных компонентов, таких как радиочастотные (RF) схемы и дисплеи.

Конфигурация слоев

1. Слой 1 (верхний): Размещение компонентов.
2. Слой 2: Сигнальный слой для большинства адресных и цифровых сигналов, включая некоторые аналоговые линии (слой 3 используется как заземление).
3. Слой 3: Заземление (GND), а также трассировка сигналов клавиатуры и других, которые нельзя разместить на слое 2.
4. Слой 4: Критическая трассировка RF-сигналов, аналоговых сигналов базовой полосы, тактовых сигналов и аудиолиний.
5. Слой 5: Заземление (GND).
6. Слой 6: Распределение питания (VBAT, VCORE, VSIM и др.).
7. Слой 7: Сигнальный слой для трассировки поверхности клавиатуры.
8. Слой 8 (нижний): Размещение компонентов.

Специфические рекомендации по трассировке

1. Общие принципы

• Порядок трассировки: В первую очередь трассируются RF-линии и управляющие линии → Аналоговые интерфейсы базовой полосы → Аудио- и тактовые линии → Интерфейсы аналоговой и цифровой базовых полос → Линии питания → Цифровые линии.

2. Трассировка RF-линий и управляющих линий

• Стриплайны (слой 4):
  • Ширина линии: 3 mil.
  • Обеспечьте окружение заземлением на соседних слоях.
  • Избегайте прохождения других трасс рядом с переходными отверстиями.
• RF-сигналы на верхнем слое:
  • RX_GSM, RX_DCS: ширина линии 8 mil.
  • Выходные сигналы усилителя мощности (например, GSM_OUT, DCS_OUT): ширина линии 12 mil.

3. Аналоговые линии с интерфейсом RF (слой 4)

• Ключевые сигналы:
  • TXRAMP_RF, AFC_RF: ширина линии не менее 6 mil, окружены заземлением.
• Дифференциальные линии:
  • Обеспечьте равную длину и расстояние между линиями (ширина 6 mil) для QN_RF/QP_RF и IN_RF/IP_RF.

4. Тактовые линии (слой 4)

• Минимизируйте трассировку под чувствительными к шуму компонентами (например, кварцевыми генераторами).
• Для сигналов SIN13M_RF, CLK13M_X обеспечьте короткие маршруты и окружение заземлением (рекомендуемая ширина 8 mil).

5. Аналоговые линии базовой полосы (слой 4)

• Дифференциальные пары (например, RECEIVER_P/N, USB_DP/DN) должны иметь равную длину и расстояние.
• Аналоговые линии, такие как BATID, TSCXP/M: минимальная ширина 6 mil.

6. Заземление (AGND и GND)

• Размещение AGND:
  • Рядом с аналоговыми компонентами, соединяется с GND медным фольгированием.
  • Ширина AGND: не менее 50 mil.
• Соединение слоев:
  • Используйте переходные отверстия для соединения слоев заземления.

7. Интерфейсы цифровой базовой полосы и периферийных устройств

• Сигналы сброса и прерывания (например, LCD_RESET, SIM_RST): минимальная ширина линии 6 mil.
• Высокоскоростные линии (например, VSDI, BSDO): короткие, широкие пути с окружением медным фольгированием.

8. Питание

• Сигналы с большим током (слой 6):
  • VBAT, CHARGE_IN: ширина линии не менее 40 mil.
  • LDO_2V8_RF, VMEM и другие: предпочтительно разделение на слое питания.
• Сигналы с малым током: Используйте сигнальные слои (например, VRTC, VMIC).
• Особые случаи:
  • Зарядные и подсветочные цепи требуют более широких линий (например, 16 mil для линий с высоким током).

9. Снижение EMI

• Размещайте чувствительные сигналы (например, сети LPG) на внутренних слоях с переходами около выводов.
• Избегайте параллельной трассировки на соседних слоях.

10. Экранирование

• Используйте экранирующие полосы шириной 0.7 мм с расстоянием 0.3 мм между полосами.
• Удалите контактные площадки на расстоянии 0.4 мм от экранирующих полос.

11. Дополнительные аспекты

• Соблюдайте правило 20H для смещения слоев питания относительно заземления.
• Размер переходных отверстий: оптимизируйте в зависимости от соединяемых слоев (например, 0.3 мм/0.1 мм для 1–2 и 7–8 слоев).
• Край платы: создайте заземляющую полосу шириной 1.5–2 мм с переходными отверстиями.

Оптимизация размещения PCB

1. Минимизация перекрёстных помех:
   • Избегайте параллельной трассировки на соседних слоях, особенно на слоях 3 и 4.
2. Экранирование:
   • Заземляйте крупные области под такими компонентами, как разъёмы SIM-карт.
3. Медное покрытие:
   • Используйте переходные отверстия для соединения медных слоёв, чтобы улучшить тепловые и EMI характеристики.

Тщательное соблюдение этих рекомендаций обеспечивает эффективное и надёжное проектирование PCB для мобильных телефонов. Приоритет для критически важных линий сигналов, правильное заземление и оптимизация распределения питания позволяют минимизировать возможные риски и улучшить производительность устройства, снизив уровень EMI.