PCB Design and Layout

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BGAピンピッチのシグナルインテグリティ 224G-PAM4および448Gにおける信号整合性へのBGAピンピッチの影響 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCB業界は、製造と信号整合性の両方の面で、常に半導体パッケージングに遅れをとっているようです。業界がデモから生産へと移行する224Gインターフェースを楽しみにしている中、Ethernet AllianceやSNIA/SSFのような組織は、超高データレートの次世代に焦点を当てています。28GHzから56GHzの帯域幅に達すると、信号整合性に影響を与える主要な要因が再び変化し、パッケージからPCBへのインターフェースでの損失と信号歪みが増加します。 これは、誘電体から銅の粗さへの損失プロファイルの変化が原因ではありません。理由は、PCBへの垂直遷移の構造、特にBGAパッケージの下側にあるものによるものです。BGAファンアウトルーティングのためのビア設計は、224G-PAM4および次世代448Gデータレートでの信号整合性に大きく影響を与える主要な要因です。業界がこれらの高速データレートに目を向けるにつれて、56GHzでのパッケージングとPCB構造における信号整合性を決定する要因は、448Gで必要とされるより高いチャネル帯域幅でも適用されます。 以下で見るように、56G-NRZや112G-PAMで機能したBGAおよびコネクタのピンピッチとサイズは、224G-PAM4では機能しない可能性があり、448Gでは確実に機能しません。これらの構造が信号整合性にどのように影響するか、およびPCB内およびパッケージング内でのMIAおよびボールアウト遷移を評価するために使用されるべき重要な指標を見ていきます。 224G PAM4で信号整合性にBGAピッチが重要な理由は? 224G PAM4インターフェースはナイキスト周波数が56 GHzであり、これは チャネル帯域幅がDCから少なくともこの値まで広がることを要求します。56 GHz近くでは、PCB内のBGAパッケージに接続する典型的なボールおよびビア構造は、電磁場共鳴とほぼ一致するサイズおよび長さのスケールを持っています。これらの共鳴に達すると、私たちは重大な帯域幅制限効果を見始めます。そして、これらの共鳴がピンピッチの関数であるため、これらの周波数で作業する際にはパッケージ設計の一部としてこれを考慮する必要があります。 56 GHzまで正確な入力インピーダンスマッチングを持つビアを設計することは、関連する課題です。以下の理由により関連しています: 56 GHz帯域幅で動作する差動インターフェースは、帯域幅仕様全体でマッチした入力インピーダンスを必要とします ビアは、56 GHz以下で電磁場の局在が不足するために放射を開始する可能性があります その後、信号ビアの周りの電磁場の局在を復元するためにステッチングビアが必要になります 差動ビアのアンチパッドと層の厚さは、異なる周波数範囲でビアの入力インピーダンスに影響を与えます 56 記事を読む
IPCと米国労働省の労働力パートナーシップ:詳細な分析 IPCと米国労働省の労働力パートナーシップ:詳細な分析 1 min Blog 「効果的な政府と産業の協力により、私たちの業界が直面している人材不足を克服し、可能な限り最強のアメリカの技術労働力を構築し、半導体イノベーションの全潜在能力を解き放つことができます。」— マット・ジョンソン、Silicon Labsの社長兼CEOおよびSIA理事会議長。 ついに、正しい方向への一歩、労働力の開発と潜在能力の解放に向けた支援が、IPC International Inc.から提供されました。IPC International Inc.は、電子業界の製造業者および供給業者のグローバルな協会で、 米国労働省によって承認された見習いプログラムの形で提供されます。 DOLとIPCのパートナーシップは、両者の努力を一致させ、より強力な電子労働力を開発することに貢献し、 CHIPs and Science Actとバイデン大統領の「アメリカへの投資」アジェンダによって生み出された仕事に労働者を結びつけるのに役立ちます。 このプログラムは、配管やHVACなどの業界で見られる「働きながら学ぶ」見習いモデルを反映しており、高度な製造業における良い仕事やキャリアへの道を拡大・多様化し、組織がIPCを通じて地方、州、連邦の資金を確保し、労働力を開発することを可能にします。この合意はまた、IPCが電子部品を製造するために必要な熟練労働者を募集、訓練、再訓練するための有給トレーニングと実践的な学習機会を提供することを可能にします。 「IPCの米国メンバーの3分の2以上が、熟練労働者を見つけて維持することができないために、成長と世界競争力が制限されていると報告しています」と ジョン・W・ミッチェル、IPC社長兼CEOは述べています。「労働省によるIPCの見習い基準の承認は、より大きく、より熟練した、そしてより多様な労働力を育成するのに役立ちます。私たちは、労働者、彼らのコミュニティ、および電子製造業界に与える肯定的な影響について興奮しています。」 高齢化する労働力との戦い:知識共有の重要性 警告する統計:2022年には、製造業労働力のほぼ3分の1が55歳以上でした( Deloitte)。 記事を読む
熱プロトタイピングPCB シミュレーションの代わりに熱プロトタイピングを使用すべき理由 1 min Blog 電気技術者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 設計における潜在的な問題の中で、熱的な課題は予測が最も難しいものの一つです。また、熱管理の問題に気づくのは、既にプロトタイプを作成し、テストを開始した後のことが多いです。その時点で、機械設計チームはエンクロージャーの変更、冷却機構の追加、製品の多くの仕様の変更を行う必要があります。熱問題が発生した後で仕様を変更するには遅すぎます。 これらの問題に対する解決策は何でしょうか?ほとんどのEDAベンダーは熱シミュレーションアプリケーションを推奨し、その後で追加のライセンスを販売しようとします。熱シミュレーションアプリケーションが悪いと言っているわけではありませんが、PCB設計を行う前に、低リスクで行える少量の作業があります。ここで熱プロトタイプを作成し、理想化された製品に対して熱シミュレーションを実行する前にこれを行うべきです。 熱プロトタイプPCBとは何ですか? 熱プロトタイプは、完全な電気および機械設計を仕上げる前に、PCBの熱管理問題を特定するために使用できるシンプルなテストPCBです。一部のコンポーネントと回路は、回路の想定される電力レベルで動作するシンプルなプロトタイプボードを構築することによって検討され、その熱要求は測定から決定することができます。シミュレーションデータに頼るのではなく、PCBからの実際のデータを得ることで、実際の洞察を得ることができます。 熱プロトタイピングのもう一つのアプローチはシミュレーションにありますが、これが常に最善の道であるわけではありません。しかし、熱シミュレーションには具体的に何が問題なのでしょうか? 実際のところ、シミュレーションを使用すること自体に問題はありません。問題は、これらのアプリケーションが複雑で高価であることです。一部の熱シミュレーションアプリケーションは、PhDレベルの知識とスキルを必要とし、比較的正確な結果を保証するために設定します。また、シミュレーションモデルに多くの入力が必要であり、これらはしばしば大まかな推定に基づいて決定されます。そして、シミュレーションソフトウェアのコストがあります:使いやすいソフトウェアは通常、最も高価な価格タグが付いています。 明らかに、これらすべてが熱シミュレーションアプリケーションをほとんどの設計者にとって手の届かないものにしています。代わりに、電力要求と熱処理の限界まで押し上げることができる小さなテストボードを構築することを検討してください。たとえば、熱プロトタイプを使用して次のことができます: 電力エレクトロニクス回路で直接 温度測定を取得する テスト回路で様々なコンポーネントを試す テスト回路でスタックアップオプションを試してみる 開発ボードや評価キットと熱プロトタイプを統合する 熱プロトタイプに使用すべき回路の種類は?熱プロトタイピングに値するいくつかの良い例の回路があります: 特に ゲートドライブ を含むスイッチング電源回路、パワーMOSFETを搭載した回路、特にMOSFETアレイ 特定のプロセッサやASIC 温度に敏感なコンポーネント、例えば高精度アナログインターフェース、リファレンスなど 一部のRFコンポーネント、特に高周波数パワーアンプ これらのコンポーネントは、顕著な熱を発生させる可能性があり、積極的な冷却戦略が必要になる場合があります。設計の意図がエンクロージャを通じて、または別の受動的戦略で熱を管理することである場合、これらのデバイスは冷却アプローチを完全に理解するためにエンクロージャと一緒にテストする必要があります。熱プロトタイプは、その両方を行う機会を提供し、いくつかの利点をもたらします。 記事を読む