상호 연결 선택에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?

다양한 요소 중에서 패키징 접근 방식의 선택은 시스템 기능뿐만 아니라 선택한 구성 요소 유형과 클럭 속도, 전력 소비, 열 관리 방법과 같은 시스템의 작동 매개변수 및 환경에 따라 결정됩니다. 시스템이 작동할 것입니다.

작동 속도

전자 시스템이 작동하는 속도는 매우 중요합니다. 상호 연결 설계의 기술적 요소. 많은 디지털 시스템이 100MHz에 가깝게 작동하고 이미 그 수준을 넘어섰습니다. 시스템 속도가 증가함에 따라 포장 엔지니어의 독창성과 PWB 기판에 사용되는 재료의 특성에 대한 요구가 커졌습니다.

신호 전파 속도는 기판 재료의 유전 상수의 제곱근에 반비례하므로 설계자는 사용하려는 기판 재료의 유전 특성을 알고 있어야 합니다. 소위 비행 시간(time of flight)이라고 하는 칩 사이의 기판 상의 신호 전파는 커넥터의 길이에 정비례하며 고속으로 작동하는 시스템의 최적의 전기적 성능을 보장하기 위해 짧게 유지되어야 합니다.

약 25MHz의 속도로 작동하는 시스템의 경우, 상호 연결은 신호 손실 및 왜곡을 최소화하기 위해 전송 라인 특성을 가져야 합니다.. 이러한 전송 라인을 적절하게 설계하려면 예상되는 성능 정확도를 보장하기 위해 도체 및 유전체 분리 치수와 정확한 제조를 신중하게 계산해야 합니다. PCB의 경우 1) Stripline, 2) Microstrip의 두 가지 기본 전송 라인 유형이 있습니다.

 

전력 소비

칩의 클록 속도가 증가하고 칩당 게이트 수가 증가함에 따라 그에 상응하는 전력 소비도 증가합니다. 일부 칩은 작동에 최대 30W의 전력이 필요합니다. 이를 통해 전원을 공급하고 접지면의 복귀 흐름을 수용하기 위해 점점 더 많은 단자가 필요합니다.. 칩 터미널의 약 20~20%가 전원 및 접지 연결에 사용됩니다. 고속 시스템 작동에서 신호의 전기적 절연이 필요하기 때문에 그 비율은 50퍼센트까지 올라갈 수 있습니다.

설계 엔지니어는 효율적이고 낮은 저항의 전류 흐름을 보장하기 위해 다층 기판(MLB) 내에 적절한 전원 및 접지 분배 평면을 제공해야 합니다. 이는 수십 와트를 소비하고 5V, 3.3V 또는 낮추다. 시스템의 적절한 전력 및 접지 분배는 고속 시스템에서 di/dt 스위칭 간섭을 줄이고 바람직하지 않은 열 집중을 줄이는 데 필수적입니다. 경우에 따라 이러한 고전력 요구 사항을 충족하기 위해 별도의 버스바 구조가 필요했습니다.

 

열 관리

전력 집적 회로에 전달된 모든 에너지 (IC)는 시스템의 적절한 작동과 긴 수명을 보장하기 위해 시스템에서 효율적으로 제거되어야 합니다. 시스템에서 열을 제거하는 것은 전자 패키징에서 가장 어려운 작업 중 하나입니다. 대형 시스템에서 개별 IC를 왜소화하는 거대한 방열판 구조는 공기 냉각을 위해 필요하며 일부 컴퓨터 회사는 컴퓨터 모듈의 액체 냉각을 위해 거대한 상부 구조를 구축했습니다. 일부 컴퓨터 설계는 액침 냉각을 사용합니다. 그러나 대형 시스템의 냉각 요구 사항은 기존 냉각 방식의 성능에 부담을 줍니다.

상황은 소형, 탁상형 또는 휴대용 전자 장비의 경우 그렇게 심각하지 않지만 여전히 핫스팟을 개선하고 작동 수명을 보장하기 위해 패키징 엔지니어가 필요합니다. PWB는 전력 열전도체로 악명이 높기 때문에 설계자는 열 비아, 내장 금속 슬러그 및 전도성 평면과 같은 기술을 사용하여 기판을 통한 열 조건 방법을 신중하게 평가해야 합니다.

 

전자 간섭

전자 장비의 작동 빈도가 증가함에 따라 많은 IC, 모듈 또는 어셈블리가 무선 주파수(RF) 신호의 생성기 역할을 할 수 있습니다. 이러한 전자기 간섭(EMI) 방출은 인접한 전자 장치 또는 동일한 장비의 다른 요소의 작동을 심각하게 위협하여 오류, 실수 및 오류를 유발할 수 있으므로 방지해야 합니다. 이러한 방사선의 허용 수준을 정의하는 특정 EMI 표준이 있습니다., 그리고 이러한 수준은 매우 낮습니다.

패키징 엔지니어, 특히 PWB 설계자는 장비가 이 간섭의 허용 한계를 초과하지 않도록 이 EMI 방사를 줄이거나 취소하는 방법에 익숙해야 합니다.

 

시스템 운영 환경

전자 제품에 대한 특정 포장 접근 방식의 선택은 또한 최종 용도와 해당 제품이 설계된 시장 부문에 따라 결정됩니다. 포장 디자이너는 제품 사용의 주요 원동력을 이해해야 합니다. 비용 중심입니까, 성능 중심입니까, 아니면 그 중간입니까? 예를 들어, 환경 조건이 가혹한 자동차 후드 아래 또는 작동 조건이 양호한 사무실에서 어디에 사용됩니까? IPC는 심각도에 따라 분류된 일련의 장비 작동 조건을 설정했습니다.

 

비용

제품 비용은 모든 전자 시스템 설계에서 가장 중요한 기준이 되었습니다. 앞서 언급한 모든 설계 및 작동 조건을 준수하면서 설계 엔지니어는 비용을 지배적인 기준으로 유지하고 제품에 대한 최상의 비용/성능 솔루션에 비추어 모든 잠재적인 절충안을 분석해야 합니다.

전자 제품 설계 중 엄격한 비용 절충 분석의 중요성은 전체 설계 노력의 60%만이 설계 프로세스의 첫 번째 상태에서 결정되는 제조 비용의 약 35%가 결정된다는 사실에 의해 강조됩니다. 소비했다.

제품 설계 시 제조 및 조립 요구 사항과 기능에 주의를 기울이면 조립 비용을 최대 35%, PWB 비용을 최대 25% 줄일 수 있습니다.

 

참고 : 양면 PCB 제조.

오리엔트 디스플레이에 대해 궁금한 사항이 있으시면 PCB (인쇄 회로 기판). 연락 주시기 바랍니다: 영업 문의, 고객 센터 or 기술 지원.

 

참조

1, Clyden F. Coombs, Fr. 및 Happy T. Holden의 인쇄 회로 핸드북