相互接続の選択に影響を与える要因は何ですか？

さまざまな要素の中からパッケージングアプローチを選択するかどうかは、システムの機能だけでなく、選択したコンポーネントの種類や、クロック速度、消費電力、熱管理方法などのシステムの動作パラメータ、および環境によっても決まります。システムが動作する場所。

操作スピード

電子システムの動作速度は非常に重要です 相互接続の設計における技術的要因。 多くのデジタルシステムは100MHz近くで動作し、すでにそのレベルを超えています。 システム速度の向上は、パッキングエンジニアの創意工夫とPWB基板に使用される材料の特性に大きな要求を課しています。

信号伝搬の速度は、基板材料の誘電率の平方根に反比例するため、設計者は、使用する予定の基板材料の誘電特性を知っておく必要があります。 チップ間の基板上の信号伝搬、いわゆる飛行時間は、コネクタの長さに正比例し、高速で動作するシステムの最適な電気的性能を確保するために短く保つ必要があります。

約25MHzの速度で動作するシステムの場合、 相互接続には、信号損失と歪みを最小限に抑えるための伝送線路特性が必要です。。 このような伝送線路を適切に設計するには、導体と誘電体の分離寸法を注意深く計算し、期待される性能の精度を確保するためにそれらを正確に製造する必要があります。 PCBの場合、1つの基本的な伝送ラインタイプがあります。2）ストリップライン、XNUMX）マイクロストリップ。

 

消費電力

チップのクロックレートが増加し、チップあたりのゲート数が増加すると、それに応じて消費電力も増加します。 一部のチップは、動作に最大30Wの電力を必要とします。 これに伴い、電力を取り込み、グランドプレーンのリターンフローに対応するために、ますます多くの端子が必要になります。。 チップ端子の約20〜20％は、電源とアースの接続に使用されます。 高速システムの動作では信号を電気的に絶縁する必要があるため、カウントは50％になる可能性があります。

設計エンジニアは、多層基板（MLB）内に適切な電力および接地分配面を提供して、効率的で低抵抗の電流を確保する必要があります。これは、数十ワットを消費し、5V、3.3V、または低い。 システム内の適切な電力と接地の分配は、高速システムでのdi / dtスイッチング干渉を低減し、望ましくない熱濃度を低減するために不可欠です。 場合によっては、このような高電力の需要を満たすために、個別のバスバー構造が必要になります。

 

熱管理

パワーマネジメントICに供給されたすべてのエネルギー （IC）は、適切な動作と長寿命を確保するために、システムから効率的に削除する必要があります。 システムから熱を取り除くことは、電子パッケージングの最も難しい作業のXNUMXつです。 大規模なシステムでは、個々のICを小型化する巨大なヒートシンク構造が、ICを空冷するために必要であり、一部のコンピューター会社は、コンピューターモジュールを液体冷却するための巨大な上部構造を構築しています。 一部のコンピューター設計では、液浸冷却を使用しています。 それでも、大規模システムの冷却ニーズは、既存の冷却方法の機能に負担をかけます。

小型の卓上型または携帯型の電子機器では状況はそれほど深刻ではありませんが、それでもパッケージングエンジニアはホットスポットを改善し、動作の寿命を確保する必要があります。 PWBは熱伝導体として有名であるため、設計者は、ヒートビア、埋め込まれたメタルスラッグ、導電性プレーンなどの手法を使用して、ボード全体の熱状態の方法を慎重に評価する必要があります。

 

電子干渉

電子機器の動作周波数が高くなると、多くのIC、モジュール、またはアセンブリが無線周波数（RF）信号の発生器として機能する可能性があります。 このような電磁干渉（EMI）の放射は、隣接する電子機器や同じ機器の他の要素の動作を深刻に危険にさらし、障害、間違い、エラーを引き起こす可能性があるため、防止する必要があります。 そのような放射線の許容レベルを定義する特定のEMI規格があります、およびこれらのレベルは非常に低いです。

パッケージングエンジニア、特にPWB設計者は、機器がこの干渉の許容限界を超えないようにするために、このEMI放射を低減またはキャンセルする方法に精通している必要があります。

 

システムの動作環境

電子製品の特定のパッケージングアプローチの選択は、その最終用途とその製品が設計されている市場セグメントによっても決定されます。 パッケージ設計者は、製品の使用の背後にある主要な推進力を理解する必要があります。 それはコスト主導か、パフォーマンス主導か、それともその中間ですか？ どこで使用されますか？たとえば、環境条件が厳しい車のボンネットの下、または動作条件が穏やかなオフィスで使用されますか？ IPCは、重大度によって分類された一連の機器の動作条件を確立しました。

 

費用

製品コストは、電子システムの設計において最も重要な基準になっています。 前述のすべての設計および操作条件に準拠しながら、設計エンジニアはコストを主要な基準として維持し、製品の最良のコスト/パフォーマンスソリューションに照らしてすべての潜在的なトレードオフを分析する必要があります。

電子製品の設計中の厳密なコストトレードオフ分析の重要性は、製造コストの約60％が設計プロセスの最初の状態で決定され、全​​体の設計作業の35％しか行われていないという事実によって強調されます。消費した。

製品設計時に製造と組み立ての要件と機能に注意を払うことで、組み立てコストを最大35％削減し、PWBコストを最大25％削減できます。

 

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参照

1、Clyden F. Coombs、Fr.、およびHappyT.Holdenによるプリント回路ハンドブック