當今電子產品的設計中常常包含了多個互連的印刷電路板（PCB）。要使多板系統中的所有元器件整合為一個的成品工作，關鍵在於設計時選擇正確的連接器。

在這篇文章中，我們將深入探討不同類型的 PCB 互連方式以及最佳實踐方式，以便在今後的 PCB 項目中進行實踐。

多板 PCB 的互連類型

無論想要創建互相堆疊的垂直塔式 PCB 板，還是需要將多個電路板裝入機架後再放入伺服器，設計人員在連接器類型方面都有多種選擇。

	標準電路板互連：
	排針/排座（公/母）是最常見的板對板連接器。這些互連設備價格低廉，在摸擬板實驗和 Arduino 套件中很常用。
	背板連接器：
	典型的背板是沒有有源元件的 PCB。其主要目的有兩個：保證多板系統的結構完整性，以及作為多個子板連接的表面。
	卡緣連接器：
	卡緣連接器通常用作主機板、背板或擴展卡上的擴充槽，適配其他板的板邊導電走線（例如，PCI-e 插槽）。

	線對板：
	需要將電纜或電線連接到板上時可選用以下連接器：軟性薄膜電纜（FFC）、軟性印刷電纜（FPC）、高速內部電纜互連和帶狀連接器。
	直接焊接：
	將小型無線模組連接到更大的電路板上時，齒形孔是製造易於焊接到其他板上的 PCB 模組的常用方法。請務必遵循焊接標準，如 IPC-A-610 或 J-STD-001。

多板 PCB 互連設計考量

現在我們已經瞭解不同類型的 PCB 互連方式，接下來是實現多板 PCB 設計時需要考慮的通用設計技巧。

1. 電磁相容 / 電磁干擾

對於單板需要考慮的串擾、阻抗和其他電磁干擾因素也必須延伸到多板系統。在開始將這些電路板堆疊成 PCB 塔之前，需要考慮以下幾點：

	注意共模模式。當差分對的兩根線長度不同時，這種差異會在共模下產生縱向訊號，使系統成為一根有效的天線。
	避免意外產生的天線。在不可避免會產生天線的情況下，保持訊號和返回電流緊密耦合，從而減少輻射。總之，要使疊構中的所有訊號層與一個不間斷的參考平面緊密耦合。
	使訊號保持分離。類比（直流）電路和數位（交流）電路、高速電路和低速電路應始終保持分離，在多板疊構中也是如此。注意哪些走線需要穿過電路板。

請記住，將電路板連接起來所採用的互連方式和過孔會改變系統的整體訊號。

2. 腐蝕

腐蝕對連通性構成直接風險。銅、鉛和電鍍錫極易受到腐蝕。另一方面，金、銀、石墨和銅鎳合金非常耐腐蝕。瞭解導致腐蝕的環境有助於在選擇連接器和元器件的用料類型時做出明智的決定：

	空氣：
	當金屬接觸到氧氣和水時，會發生氧化。空氣中的水分即可導致銅觸點腐蝕，從而降低導電性。
	微動磨損：
	眾所周知，活動部件的頻繁磨損，例如錫焊開關中的擦拭動作，會因去除表面氧化層並使下面的材料氧化而導致腐蝕。
	電解：
	異種金屬採用同一標準（MIL-STD-889）是有原因的。當電解液（例如，來自電池的電解液）中存在兩種不同的金屬時，電阻越大的金屬腐蝕得越快（例如，金與錫接觸時會腐蝕得更快）。
	電化學：
	在存在離子液體的情況下，相鄰走線之間可能會發生枝晶生長。兩條走線之間的電勢差會使走線間形成金屬長條，導致橋連短路。

大多數 PCB 設計主要涉及大氣腐蝕以及對接連接器之間的微動磨損。透過瞭解產品可能接觸的環境，更容易選擇相應的材料。

真正的連通性風險緩解途徑：整體式設計

上圖顯示了從 TX 到 RX 的整體互連，Cadence^® Clarity™ 3D Solver 對此進行優化和分析。

連通性十分重要，但它僅是多板 PCB 設計這一大難題中的一部分。為確保每個電路板和元器件在 3D 外殼中彼此配合，同時避免電磁干擾、熱約束和腐蝕的副作用，需要採用一種整體式的設計方法。

不妨瞭解下 Clarity 3D Solver 工具，這是一款 3D 電磁（EM）模擬軟體工具，用於設計 PCB、IC 封裝和 IC（SoIC）系統設計的關鍵互連。 Cadence 業界領先的分散式技術使 Clarity 3D Solver 能夠提供極大的求解容量和 10 倍的求解速度，從而高效地解決更龐大、更複雜的結構問題。Clarity 3D Solver 創建的高度精確 S 參數模型，可用於訊號完整性（SI）、電源完整性（PI）和電磁相容性（EMC）分析，甚至在 112Gbps 的資料傳輸速度上，也可實現模擬結果與實際測量的高度吻合。Clarity 3D Solver 可以透過有效匹配可用計算資源與設計規模來實現真正的整體 3D 結構設計。

延伸閱讀

	視頻解密 ｜ Clarity 如何為系統分析和設計提供前所未有的性能及容量
	專家訪談 ｜ 如何更明智地設計多板 PCB 系統

原文出處

	How To Maintain Connectivity in a Multi-Board PCB System