プリント基板の設計評価で注意すべき点を解説

評価中、設計者は次のことを自問する必要があります。設計者にとって重要な基準は何ですか?

設計者が既存の開発ツール機能を再検討し、新しいツールの注文を開始することを強いるいくつかの傾向を見てみましょう。

半導体の複雑さと論理ゲートの総数の増加により、集積回路にはより多くのピンとより細かいピン間隔が必要になっています。ピン間隔 0.65mm のデバイスに 296 ピンを配置することは言うまでもなく、ピン間隔 1mm の BGA デバイスで 2000 以上のピンを設計することは非常に一般的です。より高速な立ち上がり時間とシグナルインテグリティ (SI) の必要性は、より多くの電源ピンとグランドピンを必要とし、多層基板でより多くの層を必要とするため、マイクロビア用の高密度相互接続 (HDI) 技術の必要性が高まっています。

HDIは、上記のニーズに応えて開発が進められている相互接続技術です。 HDI 技術の主な特徴は、マイクロビアと極薄誘電体、より薄い配線、およびより小さな配線間隔です。

2.RF設計

RF 設計の場合、RF 回路は、後で変換するための別の環境ではなく、システム回路図とシステムボードレイアウトに直接設計する必要があります。 RF シミュレーション環境のすべてのシミュレーション、調整、および最適化機能は依然として必要ですが、シミュレーション環境は「実際の」設計よりも多くの元のデータを受け入れることができます。したがって、データモデルの違いと、それによって引き起こされる設計変換の問題はなくなります。まず、設計者はシステム設計と RF シミュレーションを直接やり取りできます。第 2 に、設計者が大規模または非常に複雑な RF 設計を実行する場合、並列に実行される複数のコンピューティングプラットフォームに回路シミュレーションタスクを割り当てたい場合や、複数のモジュールで構成される設計の各回路をそれぞれのモジュールに送信したい場合があります。シミュレーション時間を短縮するシミュレーター。

PCB boards

3.高度なパッケージング

最新の製品の機能がますます複雑になると、それに応じて受動部品の数も増加する必要があります。これは主に、低電力および高周波アプリケーションでのデカップリングコンデンサと端子整合抵抗の数の増加に反映されます。パッシブ表面実装デバイスのパッケージングは、数年後にかなり縮小されましたが、最大限界密度を得ようとすると、結果は同じです。プリントコンポーネント技術は、マルチチップモジュール (MCM) とハイブリッドモジュールから、今日の組み込み受動コンポーネントとして直接使用できる SiP と PCB に変わりました。変形の過程で、最新の組立技術が採用されました。たとえば、インピーダンス材料層が層状構造に含まれ、直列終端抵抗がuBGAパッケージの下で直接使用されるため、回路のパフォーマンスが大幅に向上します。現在、埋め込まれた受動部品は高精度の設計を取得できるため、レーザー洗浄溶接の追加処理ステップが不要になります。ワイヤレスコンポーネントも、基板への直接統合を改善する方向に向かって開発されています。

4. リジッドフレキシブル PCB

リジッドフレキシブル PCB を設計するには、組み立てプロセスに影響を与えるすべての要因を考慮する必要があります。リジッドフレキシブル PCB が単なる別のリジッド PCB であるように、設計者はリジッドフレキシブル PCB をリジッド PCB として単純に設計することはできません。設計の曲げ領域を管理して、曲げ面の応力作用により、設計点によって導体が断線したり剥がれたりしないようにする必要があります。最小曲げ半径、誘電体の厚さと種類、板金の重量、銅メッキ、回路全体の厚さ、層の数、曲げの数など、考慮すべき機械的要因はまだたくさんあります。

リジッドフレキシブルデザインを理解し、製品でリジッドフレキシブルデザインを作成できるかどうかを判断します。

5. シグナルインテグリティプランニング

近年、シリアルからパラレルへの変換やシリアル相互接続のためのパラレルバス構造や差動ペア構造に関する新技術が進展している。

パラレルバスおよびシリアルパラレル変換設計で発生する典型的な設計上の問題のタイプ。パラレルバス設計の限界は、クロックスキューや伝搬遅延などのシステムタイミングの変化にあります。バス幅全体のクロックスキューが原因で、タイミング制約を設計することは依然として困難です。クロック速度を上げると、問題が悪化するだけです。

一方、差動ペアアーキテクチャでは、ハードウェアレベルでスワップ可能なポイントツーポイント接続を使用して、シリアル通信を実現します。通常は、1、2、4、8、16、および 32 幅の構成にスタックできる一方向のシリアル「チャネル」を介してデータを転送します。各チャネルは 1 バイトのデータを伝送するため、バスは 8 バイトから 256 バイトまでのデータ幅を処理でき、何らかの形式のエラー検出技術を使用してデータの整合性を維持できます。ただし、高いデータレートは他の設計上の問題につながります。クロックは入力データストリームをすばやくロックする必要があり、回路の振動防止性能を向上させるには、すべてのサイクル間のジッターを低減する必要があるため、高周波数でのクロックリカバリはシステムにとって大きな負担になります。電力ノイズもまた、設計者に追加の問題をもたらします。このタイプのノイズは深刻なジッターの可能性を高め、アイ・オープニングをより困難にします。もう 1 つの課題は、コモンモードノイズを低減し、IC パッケージ、PCB ボード、ケーブル、およびコネクタからの損失の影響によって引き起こされる問題を解決することです。

6. 設計スイートの実用性

USB、DDR/DDR2、PCI-X、PCI Express、RocketIO、およびその他の設計スイートは、設計者が新しい技術分野に参入するのに間違いなく役立ちます。デザインスイートでは、テクノロジの概要と詳細な説明、および設計者が直面する問題について説明した後、シミュレーションと配線制約の作成方法を説明します。プログラムとともに説明文書を提供し、設計者が高度な新技術を習得する最初の機会を提供します。

PCB レイアウトを処理できる PCB ツールは簡単に入手できるようです。ただし、レイアウトを満たすだけでなく、緊急のニーズを解決できるツールを入手することが重要です.