Como equipamento principal para medição, controle e análise de precisão, o desempenho de instrumentos e medidores está intimamente relacionado à precisão de usinagem de placas de circuito impresso internas. O processamento de placas de circuito impresso de precisão para instrumentos e medidores requer requisitos especiais, como alta estabilidade, baixo ruído e longa vida útil. A seguir são analisados os pontos de processamento de múltiplas dimensões.
Propriedades do material adequadas para medição de precisão
Instrumentos e medidores geralmente precisam lidar com sinais elétricos fracos, por isso o desempenho do isolamento e a capacidade anti-interferência dos materiais de PCB são cruciais. Substratos com alta resistência de isolamento devem ser selecionados para evitar vazamento de sinal ou interferência externa que afete a precisão da medição. Ao mesmo tempo, a estabilidade da constante dielétrica do material precisa ser rigorosamente controlada, principalmente em ambientes com grandes variações de temperatura. Mesmo pequenas flutuações na constante dielétrica podem causar atrasos na transmissão do sinal e afetar a precisão da medição do instrumento. Além disso, alguns instrumentos de alta-precisão têm requisitos especiais para o coeficiente de expansão térmica das placas de circuito impresso, que exigem a seleção de substratos correspondentes para reduzir a deformação da placa causada por mudanças de temperatura e evitar mau contato dos componentes ou danos aos circuitos devido à deformação estrutural.
Layout estrutural que satisfaz funções complexas
Layout de partição de vários tipos de sinais
As placas de circuito impresso de instrumentação geralmente integram vários tipos de sinais, como sinais analógicos fracos, sinais digitais de alta-velocidade, sinais de acionamento de alta-potência, etc. Um design de layout de partição rigoroso é necessário durante o processamento para separar claramente as áreas do circuito de diferentes tipos de sinais. Por exemplo, uma banda de isolamento de aterramento é definida entre a área do sinal analógico e a área do sinal digital para evitar que ruídos de alta-frequência do sinal digital interfiram na precisão da medição do sinal analógico. As áreas de circuitos de alta potência devem ser mantidas afastadas de circuitos de medição de precisão para evitar o impacto do calor e da radiação eletromagnética em circuitos sensíveis.
Fiação de alta densidade e refinada
Com o enriquecimento contínuo das funções do instrumento, o grau de integração do PCB está aumentando e a densidade da fiação é bastante melhorada. Durante o processamento, é necessário obter uma fiação fina, com largura de linha e espaçamento controláveis dentro de uma pequena faixa para atender aos requisitos de instalação de componentes multipinos. Ao mesmo tempo, para linhas que transportam sinais fracos, devem ser utilizadas linhas de distribuição diferencial para compensar a interferência externa através de um desenho de linha simétrico, garantindo a integridade do sinal. O caminho da fiação deve ser encurtado tanto quanto possível para reduzir perdas e atrasos durante a transmissão do sinal, especialmente para sinais de clock de alta-frequência e sinais de sincronização; é necessário um controle rigoroso do comprimento da fiação e da consistência da impedância.
Garanta um controle-de precisão de usinagem estável a longo prazo
Micro furo e processamento de circuito fino
Placas de circuito impresso de precisão para instrumentação geralmente exigem a instalação de um grande número de componentes miniaturizados, como resistores e capacitores embalados em 01005, o que impõe exigências extremamente altas à precisão do processamento de microfuros de placas de circuito impresso. O diâmetro da perfuração deve ser controlado dentro de uma pequena faixa de tolerância e a rugosidade da parede do furo deve ser baixa para garantir uma conexão confiável entre os pinos do componente e a parede do furo. O processamento do circuito exige garantir a precisão da largura da linha dentro de ± 5 μm, bordas lisas sem rebarbas e evitar distorção de sinal ou riscos de curto-circuito causados por defeitos de circuito. Além disso, para circuitos que exigem alta capacidade de transporte de corrente, é necessário controlar com precisão a espessura da folha de cobre para garantir que sua capacidade de transporte de corrente atenda aos requisitos do projeto, evitando problemas de dissipação de calor causados pela espessura excessiva da folha de cobre.
Garantia de confiabilidade da interconexão entre camadas
A qualidade da interconexão entre camadas da placa de circuito impresso de precisão multi-camadas afeta diretamente a estabilidade do instrumento. A tecnologia de laminação de alta precisão é necessária durante o processamento para garantir que o erro de alinhamento entre cada camada seja controlado dentro de uma faixa muito pequena, evitando conexões deficientes de furos cegos causadas pelo desalinhamento entre camadas. A uniformidade da espessura da camada de isolamento intercalar também precisa ser rigorosamente controlada para evitar a quebra do isolamento causada pela intensidade excessiva do campo elétrico local. Para conexões intercamadas de sinais críticos, uma combinação de furos escalonados ou furos cegos enterrados pode ser usada para reduzir transientes de impedância no caminho de transmissão do sinal e garantir uma transmissão estável do sinal.
Medidas de proteção para lidar com ambientes complexos
Tratamento anticorrosão e{0}}antienvelhecimento
Alguns instrumentos e medidores precisam funcionar em ambientes úmidos, empoeirados ou que contenham gases corrosivos, portanto o tratamento de proteção da placa de circuito impresso é essencial. Além dos processos convencionais de revestimento de superfície, podem ser usados revestimentos anti-corrosivos especiais, como revestimentos de poliimida, que podem não apenas isolar vapor de água e substâncias corrosivas, mas também resistir a uma certa faixa de mudanças de temperatura, garantindo a operação estável-de longo prazo de placas de circuito impresso em ambientes agressivos. Para uso-de longo prazo de instrumentos de precisão, a resistência ao envelhecimento dos substratos de PCB precisa ser rigorosamente avaliada para evitar a degradação do desempenho causada pelo envelhecimento do material e prolongar a vida útil do instrumento.
Otimização e processamento da estrutura de dissipação de calor
Durante a operação-de longo prazo, alguns componentes de instrumentos e medidores podem gerar calor. Se muito calor se acumular, isso poderá afetar o desempenho da placa de circuito impresso e dos componentes adjacentes. Durante o processamento, canais dedicados de dissipação de calor podem ser projetados, como colocar grandes áreas de folha de cobre sob componentes de alta-potência ou usar blocos de dissipação de calor incorporados, para melhorar a condução e difusão de calor. Para instrumentos de medição de temperatura de alta-precisão, o projeto de dissipação de calor da placa de circuito impresso também é necessário para reduzir o impacto do autoaquecimento no sensor de temperatura e garantir a precisão da medição.
Calibração e validação de desempenho rigorosas
Calibração precisa de parâmetros elétricos
Após a conclusão do processamento de precisão de instrumentos e medidores, é necessária uma calibração abrangente dos parâmetros elétricos. Ao usar equipamentos de teste de precisão especializados, o ganho, a largura de banda, a linearidade e outros parâmetros de cada módulo de circuito são medidos e ajustados com precisão para garantir que atendam às especificações de projeto do instrumento. Para circuitos que envolvem amplificação de sinal fraco, é necessário focar no teste do seu coeficiente de ruído. Ao otimizar o aterramento e a blindagem, o ruído pode ser controlado em um nível extremamente baixo para garantir a capacidade do instrumento de detectar pequenos sinais.
Teste de estabilidade a longo prazo
Ao contrário das placas de circuito impresso comuns, as placas de circuito impresso de precisão para instrumentação exigem testes de estabilidade-de longo prazo para verificar sua confiabilidade. Sob condições simuladas de ambiente de trabalho, o PCB é submetido a testes contínuos por centenas ou até milhares de horas para monitorar a tendência de mudanças em seus parâmetros de desempenho elétrico. Se o desvio do parâmetro exceder a faixa permitida, é necessário analisar os motivos e otimizar a tecnologia de processamento para garantir que a placa mantenha um desempenho estável durante toda a vida útil do instrumento.