影响互连选择的因素有哪些？

各种元件之间封装方法的选择不仅取决于系统功能，还取决于所选的组件类型和系统的操作参数，例如时钟速度、功耗和热管理方法以及环境系统将在其中运行。

运行速度

电子系统的运行速度非常重要 互连设计中的技术因素. 许多数字系统以接近 100MHz 的频率运行，并且已经超过了这个水平。 不断提高的系统速度对包装工程师的独创性以及用于 PWB 基板的材料的性能提出了很高的要求。

信号传播速度与基板材料的介电常数的平方根成反比，要求设计人员了解他们打算使用的基板材料的介电特性。 芯片之间基板上的信号传播，即所谓的飞行时间，与连接器的长度成正比，必须保持较短，以确保高速运行的系统的最佳电气性能。

对于以大约 25 MHz 速度运行的系统， 互连必须具有传输线特性，以尽量减少信号损失和失真. 正确设计此类传输线需要仔细计算导体和电介质的分离尺寸及其精确制造，以确保预期的性能精度。 对于 PCB，有两种基本的传输线类型 1) 带状线，2) 微带线。

 

能量消耗

随着芯片时钟频率的增加和每个芯片门数的增加，它们的功耗也相应增加。 一些芯片的运行需要高达 30W 的功率。 因此，需要越来越多的端子来引入电源并适应接地层上的回流. 大约 20% 到 20% 的芯片端子用于电源和接地连接。 由于需要在高速系统操作中对信号进行电气隔离，该计数可能会达到 50%。

设计工程师必须在多层板 (MLB) 内提供足够的电源和接地分布平面，以确保电流的高效、低电阻流动，这在互连高速芯片的电路板中可能非常重要，功耗为数十瓦，工作电压为 5V、3.3V 或降低。 系统中适当的电源和接地分配对于减少高速系统中的 di/dt 开关干扰以及减少不希望的热量集中至关重要。 在某些情况下，需要单独的母线结构来满足这种高功率需求。

 

热管理

输送到电源集成电路的所有能量 (IC) 必须有效地从系统中移除，以确保其正常运行和长寿命。 从系统中去除热量是电子封装中最困难的任务之一。 在大型系统中，需要使单个 IC 相形见绌的巨大散热器结构来对其进行空气冷却，并且一些计算机公司已经建造了巨大的上层建筑来对其计算机模块进行液体冷却。 一些计算机设计使用液浸冷却。 尽管如此，大型系统的冷却需求还是对现有冷却方法的能力造成了负担。

这种情况在小型、桌面或便携式电子设备中并不严重，但仍需要封装工程师改善热点并确保使用寿命。 由于 PWB 是众所周知的功率热导体，因此设计人员必须仔细评估通过电路板的热条件方法，使用热通孔、嵌入式金属块和导电平面等技术。

 

电子干扰

随着电子设备工作频率的增加，许多 IC、模块或组件可以充当射频 (RF) 信号的发生器。 这种电磁干扰 (EMI) 辐射会严重危及相邻电子设备甚至同一设备的其他元件的运行，从而导致故障、错误和错误，因此必须加以预防。 有特定的 EMI 标准定义了此类辐射的允许水平，而且这些水平非常低。

封装工程师，尤其是 PWB 设计人员，必须熟悉减少或消除这种 EMI 辐射的方法，以确保他们的设备不会超过这种干扰的允许限值。

 

系统运行环境

电子产品的特定包装方法的选择还取决于其最终用途和该产品设计的细分市场。 包装设计师必须了解产品使用背后的主要驱动力。 是成本驱动、性能驱动还是介于两者之间？ 它将在哪里使用：例如，在环境条件恶劣的汽车引擎盖下，或在操作条件良好的办公室中？ IPC 建立了一套按严重程度分类的设备运行条件。

 

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产品成本已成为任何电子系统设计中最重要的标准。 在符合上述所有设计和运行条件的同时，设计工程师必须以成本为主导标准，并必须根据产品的最佳性价比解决方案分析所有潜在的权衡。

在电子产品设计过程中进行严格的成本权衡分析的重要性体现在这样一个事实，即大约 60% 的制造成本是在设计过程的最初阶段确定的，而当时只有 35% 的总设计工作已经完成。花费。

在产品设计期间关注制造和组装要求和能力可以将组装成本降低多达 35%，将 PWB 成本降低多达 25%。

 

阅读： 双面PCB制造.

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型号参考

1，Clyden F. Coombs, Fr. 和 Happy T. Holden 的印刷电路手册