회로 기판 시스템의 상호 연결에는 칩 대 회로 기판, 내부 상호 연결이 포함됩니다. PCB PCB와 외부 장치 간의 상호 연결. RF 설계에서 인터커넥트 지점의 전자기 특성은 엔지니어링 설계가 직면한 주요 문제 중 하나입니다. 이 문서에서는 장치 설치 방법, 배선 절연 및 리드 인덕턴스를 줄이기 위한 조치를 포함하여 위의 세 가지 유형의 상호 연결 설계에 대한 다양한 기술을 소개합니다.

인쇄 회로 기판이 점점 더 자주 설계되고 있다는 징후가 있습니다. 데이터 속도가 계속해서 증가함에 따라 데이터 전송에 필요한 대역폭도 신호 주파수 상한선을 1GHz 이상으로 끌어 올립니다. 이 고주파수 신호 기술은 밀리미터파 기술(30GHz)을 훨씬 능가하지만 RF 및 저가형 마이크로파 기술을 포함합니다.

RF 엔지니어링 설계 방법은 일반적으로 더 높은 주파수에서 생성되는 더 강한 전자기장 효과를 처리할 수 있어야 합니다. 이러한 전자기장은 인접한 신호 라인이나 PCB 라인에 신호를 유도하여 원하지 않는 누화(간섭 및 전체 노이즈)를 일으키고 시스템 성능에 해를 끼칠 수 있습니다. 역손실은 주로 임피던스 불일치로 인해 발생하며, 이는 신호에 추가 노이즈 및 간섭과 동일한 영향을 미칩니다.

높은 반사 손실은 두 가지 부정적인 영향을 미칩니다. 1. 신호 소스로 다시 반사된 신호는 시스템의 잡음을 증가시켜 수신기가 신호와 잡음을 구별하기 어렵게 만듭니다. 2. 2. 반사된 신호는 입력 신호의 모양이 변하기 때문에 기본적으로 신호의 품질을 저하시킵니다.

디지털 시스템은 1과 0 신호만 처리하기 때문에 내결함성이 매우 높지만 펄스가 고속으로 상승할 때 생성되는 고조파로 인해 신호가 더 높은 주파수에서 약해집니다. 순방향 오류 수정은 일부 부정적인 영향을 제거할 수 있지만 시스템 대역폭의 일부는 중복 데이터를 전송하는 데 사용되므로 성능이 저하됩니다. 더 나은 솔루션은 신호 무결성을 손상시키는 것보다 도움이 되는 RF 효과를 갖는 것입니다. 디지털 시스템의 최고 주파수(일반적으로 열악한 데이터 포인트)에서 총 반사 손실을 -25dB로 권장하며 이는 VSWR 1.1에 해당합니다.

PCB 설계는 더 작고, 더 빠르고, 더 적은 비용을 목표로 합니다. RF PCBS의 경우 고속 신호는 때때로 PCB 설계의 소형화를 제한합니다. 현재 누화 문제를 해결하는 주요 방법은 접지 관리, 배선 사이의 간격 및 리드 인덕턴스를 줄이는 것입니다. 반사 손실을 줄이는 주요 방법은 임피던스 매칭입니다. 이 방법에는 절연 물질의 효과적인 관리와 활성 신호 라인과 접지 라인, 특히 신호 라인과 접지 상태 사이의 절연이 포함됩니다.

인터커넥트는 회로 체인에서 가장 약한 링크이기 때문에 RF 설계에서 인터커넥트 포인트의 전자기적 특성은 엔지니어링 설계가 직면한 주요 문제이므로 각 인터커넥트 포인트를 조사하고 기존 문제를 해결해야 합니다. 회로 기판 상호 연결에는 칩 대 회로 기판 상호 연결, PCB 상호 연결 및 PCB와 외부 장치 간의 신호 입출력 상호 연결이 포함됩니다.

칩과 PCB 기판 간의 상호 연결

PenTIum IV 및 다수의 입출력 상호 연결을 포함하는 고속 칩은 이미 사용 가능합니다. 칩 자체의 경우 성능이 안정적이며 처리 속도가 1GHz에 도달할 수 있었습니다. 최근 GHz 상호 연결 심포지엄(www.az.ww. Com)의 가장 흥미로운 측면 중 하나는 계속 증가하는 I/O의 양과 빈도를 처리하는 접근 방식이 잘 알려져 있다는 것입니다. 칩과 PCB 간의 인터커넥트의 주요 문제는 인터커넥트의 밀도가 너무 높다는 것입니다. 칩 내부의 로컬 무선 송신기를 사용하여 근처의 회로 기판으로 데이터를 전송하는 혁신적인 솔루션이 제시되었습니다.

이 솔루션이 작동하는지 여부에 관계없이 참석자들은 IC 설계 기술이 hf 애플리케이션을 위한 PCB 설계 기술보다 훨씬 앞서 있다는 것이 분명했습니다.

PCB 인터커넥트

hf PCB 설계를 위한 기술과 방법은 다음과 같습니다.

1. 반사 손실을 줄이기 위해 전송 라인 모서리에 45° 각도를 사용해야 합니다(그림 1).

엄격하게 통제되는 고성능 절연 회로 기판의 수준에 따라 2개의 절연 상수 값. 이 방법은 절연 물질과 인접 배선 사이의 전자기장을 효과적으로 관리하는 데 유용합니다.

3. 고정밀 에칭을 위한 PCB 설계 사양을 개선해야 한다. +/-0.0007인치의 총 선폭 오류를 지정하고 배선 모양의 언더컷 및 단면을 관리하고 배선 측벽 도금 조건을 지정하는 것을 고려하십시오. 배선(와이어) 형상 및 코팅 표면의 전반적인 관리는 마이크로파 주파수와 관련된 표피 효과를 해결하고 이러한 사양을 구현하는 데 중요합니다.

4. 돌출된 리드에 탭 인덕턴스가 있습니다. 리드가 있는 구성 요소를 사용하지 마십시오. 고주파 환경의 경우 표면 실장 부품을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

5. 신호 관통 홀의 경우, 감광판에 PTH 프로세스를 사용하지 마십시오. 이 프로세스는 관통 홀에서 리드 인덕턴스를 유발할 수 있습니다.

6. 풍부한 지반층을 제공하십시오. 몰딩된 구멍은 3차원 전자기장이 회로 기판에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 이러한 접지 레이어를 연결하는 데 사용됩니다.

7. 무전해 니켈 도금 또는 침지 금 도금 공정을 선택하려면 HASL 도금 방법을 사용하지 마십시오. 이 전기 도금된 표면은 고주파 전류에 대해 더 나은 표피 효과를 제공합니다(그림 2). 또한 용접성이 높은 이 코팅은 리드가 덜 필요하여 환경 오염을 줄이는 데 도움이 됩니다.

8. 솔더 저항층은 솔더 페이스트가 흐르는 것을 방지할 수 있습니다. 그러나 두께의 불확실성과 알 수 없는 절연 성능으로 인해 전체 플레이트 표면을 솔더 저항 재료로 덮는 것은 마이크로스트립 설계에서 전자기 에너지의 큰 변화를 초래할 것입니다. 일반적으로 솔더 댐은 솔더 저항층으로 사용됩니다.

이러한 방법에 익숙하지 않은 경우 군용 마이크로파 회로 기판 작업 경험이 있는 설계 엔지니어에게 문의하십시오. 당신은 또한 당신이 감당할 수있는 가격 범위에 대해 논의 할 수 있습니다. 예를 들어, 스트립 디자인보다 구리로 지지된 동일 평면 마이크로스트립 디자인을 사용하는 것이 더 경제적입니다. 더 나은 아이디어를 얻기 위해 그들과 이것을 토론하십시오. 훌륭한 엔지니어는 비용에 대해 생각하는 데 익숙하지 않을 수 있지만 그들의 조언은 상당히 도움이 될 수 있습니다. RF 효과에 익숙하지 않고 RF 효과를 다루는 경험이 부족한 젊은 엔지니어를 훈련시키는 것은 장기적인 작업이 될 것입니다.

또한, RF 효과를 처리할 수 있도록 컴퓨터 모델을 개선하는 것과 같은 다른 솔루션을 채택할 수 있습니다.

외부 장치와 PCB 상호 연결

이제 보드와 개별 ​​구성 요소의 상호 연결에서 모든 신호 관리 문제를 해결했다고 가정할 수 있습니다. 그렇다면 회로 기판에서 원격 장치를 연결하는 전선까지의 신호 입출력 문제를 어떻게 해결합니까? 동축 케이블 기술의 혁신자인 Trompeter Electronics는 이 문제를 해결하기 위해 노력하고 있으며 몇 가지 중요한 진전을 이루었습니다(그림 3). 또한 아래 그림 4에 표시된 전자기장을 살펴보십시오. 이 경우 마이크로스트립에서 동축 케이블로의 변환을 관리합니다. 동축 케이블에서 접지 레이어는 링으로 인터레이스되고 균일한 간격을 유지합니다. 마이크로벨트에서 접지층은 활성선 아래에 있습니다. 이것은 디자인 타임에 이해, 예측 및 고려되어야 하는 특정 에지 효과를 도입합니다. 물론 이 불일치는 백로스로 이어질 수 있으며 잡음과 신호 간섭을 피하기 위해 최소화해야 합니다.

내부 임피던스 문제의 관리는 무시할 수 있는 설계 문제가 아닙니다. 임피던스는 회로 기판의 표면에서 시작하여 솔더 조인트를 통해 조인트로 전달되고 동축 케이블에서 끝납니다. 임피던스는 주파수에 따라 달라지므로 주파수가 높을수록 임피던스 관리가 더 어렵습니다. 광대역을 통해 신호를 전송하기 위해 더 높은 주파수를 사용하는 문제가 주요 설계 문제로 보입니다.

이 논문은 요약

PCB 플랫폼 기술은 IC 설계자의 요구 사항을 충족하기 위해 지속적인 개선이 필요합니다. PCB 설계의 Hf 신호 관리 및 PCB 보드의 신호 입출력 관리는 지속적인 개선이 필요합니다. 어떤 흥미로운 혁신이 오고 있든 대역폭은 점점 더 높아질 것이며 고주파 신호를 사용하는 것은 그러한 성장을 위한 전제 조건이 될 것이라고 생각합니다.