設計の複雑化と小型化の影響

Alexsander Tamari
|  投稿日 August 8, 2017  |  更新日 March 16, 2020

 

その登場以来、電子機器は、小型化、高速化、効率化されてきました。しかし、小さくなった基板に、配置するコンポーネント、ピン、接続を増やそうとすると、いくつかの問題が発生します。これらの課題には、熱、BGAブレークアウト、サイズ自体が含まれます。あの小さく奇妙な形をした筐体に、基板をどのように収めるか、ということです。

 

簡単な統計をいくつか挙げます:

 

  • 過去10年間で平方インチ当たりのピン数が3倍になった一方で、基板面積は比較的一定に維持されました。
  • 15年間で、部品1個当たりの平均ピン数が4 ~ 5分の1に減った一方で、平均部品点数が4倍になりました。
  • 設計のピン数は3倍になり、ピン間の接続数は倍増しました。

 

これらの増加のペースが近いうちに落ちるとは考えにくく、設計時にこれらの問題に対処する方法を理解することが重要です。ここでは、これらの問題の一部である、多ピンのBGA PCBやHDI PCBの配線に注目しましょう。

 

BGAブレークアウト

多くの場合、手動でのBGAのプランニングと配線には、数日を要することがあります。また、プランが非効率的であると、必要以上に多くのレイヤーを追加している場合があり、コストが増えますが、ご存知のように、予算は少しも増えません。今日、多くのBGAで、ビアキャプチャパッドを対角線上に配置しています。いわゆるドッグボーンファンアウトで、それをご覧になったことがあるでしょう。

ドッグボーンスタイルのファンアウト

 

しかし、ドッグボーンファンアウトが選択できるとは限らない場合を目にする機会がますます増えています。これは、ピンのピッチサイズが小さく、それらのビアを追加する十分なスペースがないためです。これらのBGAの場合、ブレークアウトにはビアインパッド方法が必要です。これは、ビアがパッドに直接接続され、新しいレイヤー上で信号を配線できる場合です。

 

HDIで密度を高める

設計が小型化を続ける際に注意すべきもう1つの点は、レイヤーを追加せずに、多くなったコンポーネント、トレース、そしてより複雑化した全体を、小さくなったPCBに詰め込む方法です。この問題を解決するには、高密度相互接続(HDI)PCBを使用します。

 

HDI PCB、提供: flygold circuit

 

HDI基板とは、「通常の」PCBよりトラックやパッドの密度が高いプリント基板のことです。多くの場合、ブラインドビア、ベリードビア、マイクロビアが含まれます。これらの基板では、トレース、スペーシング、キャプチャパッドなど、全てが小さくなっています。HDI基板には、小型軽量という利点がありますが、その一方で、デバイスの電気性能を向上させることもできます。しかし、欠点もあり、それが何であるかを知っておく必要があります。欠点とは、コンポーネントが小さいこと、コンポーネント間のスペースが狭いことなどです。

 

レイアウトの課題を受け入れる

IC、トランジスター、PCBのいずれであれ、技術の小型化には多くの課題が伴います。しかし、課題は隠すべきものではなく、受け入れる必要があります。新しい課題から革新的な新しい解決策が生まれるからです。最新のPCBレイアウトを苦しめる課題と解決策について理解を深めるには、こちらのホワイトペーパーをご覧ください

筆者について

筆者について

Alexsanderは、テクニカル マーケティング エンジニアとしてAltiumに入社し、多年にわたるエンジニアリングの専門知識をチームにもたらしてくれています。エレクトロニクス設計への情熱と実践的なビジネスの経験は、Altiumのマーケティング チームに彼ならではの視点を提供してくれます。Alexsanderは、世界の上位20校であるカリフォルニア大学サンディエゴ校を卒業し、電気工学の学士号を取得しています。

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