PCB 기술 - 작은 간격 QFN 패키지 PCB 설계에서 직렬 교란 억제에 대한 분석

1. 소개

고속, 고밀도 회로 설계의 발전 추세에 따라 0.5mm 간격 심지어 더 작은 간격의 QFN 패키지가 이미 응용되었다.전송 속도가 증가함에 따라 작은 간격의 QFN 패키징 부품에 의해 도입된 PCB 흔적선 부싱 영역의 직렬 교란 문제가 점점 더 두드러지고 있다.8Gbps 이상의 고속 애플리케이션의 경우 이러한 문제를 방지하고 고속 디지털 전송 링크에 더 많은 여유를 제공해야 합니다.이 글은 작은 간격 QFN 패키지가 PCB 디자인에 도입된 직렬 교란을 억제하는 방법을 분석하여 이 디자인에 참고를 제공하였다.

2. 문제 분석

PCB 설계에서 QFN 패키지의 부품은 일반적으로 최상위 또는 하단에서 마이크로밴드 선을 사용하여 부팅됩니다.작은 간격 QFN 패키지의 경우 팬아웃 영역에서 마이크로밴드 선 사이의 거리와 평행 행진선의 길이에 주의할 필요가 있습니다.

차등선의 선폭/선간격은 8/10, 선거리참조층은 7밀이, 판은 FR4이다.

시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이, 짧은 병렬 회선의 경우에도 차동 포트 D1에서 D2까지의 근거리 직렬 교란은 5GHz에서 -40dB, 10GHz에서 -32dB, 15GHz에서 -40dB에 달한다.10Gbps 이상의 애플리케이션의 경우 여기서 인터럽트를 -40dB 이하로 제어하기 위해 최적화해야 합니다.

3. 최적화 방안 분석

PCB 설계의 경우 더욱 직접적인 최적화 방법은 긴밀하게 결합된 차분 흔적선을 사용하여 차분대 사이의 흔적선 간격을 늘리고 차분대 간의 평행 행진 거리를 줄이는 것이다.

최적화된 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이, 0~20G의 주파수 범위 내에서 긴밀한 결합을 사용하여 차분 쌍 사이의 간격을 늘리면 차분 쌍 사이의 근단 교란을 4.8~6.95dB 낮출 수 있다.5G~20G의 주파수 범위 내에서 원거리 교란은 약 1.7~5.9dB 낮아졌다.

차선 쌍 사이의 간격을 늘리고 경로설정 시 평행 거리를 줄이는 것 외에도 차선 경로설정 레이어와 참조 평면 사이의 거리를 조정하여 직렬 간섭을 억제할 수 있습니다.그것은 참조층에 가까울수록 직렬 교란을 더욱 잘 억제할 수 있다.긴밀한 결합 경로설정 방법을 기반으로 TOP 레이어와 참조 레이어 사이의 거리를 7밀이에서 4밀이로 조정했습니다.

주의해야 할 점은 우리가 흔적선과 참고평면 사이의 거리를 조정할 때 차분선의 저항도 변화되는데 차분흔적선을 조정하여 목표의 저항요구를 만족시켜야 한다.칩의 SMT 용접 디스크와 참조 평면 사이의 거리가 시간이 지나면 임피던스도 낮아집니다.SMT 용접 디스크의 참조 평면을 비워 SMT 용접 디스크 임피던스를 최적화할 필요가 있습니다.빈 공간의 특정 크기는 스택 상태에 따라 시뮬레이션을 통해 결정해야 합니다.

시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 흔적선과 참조 평면 사이의 거리를 조정한 후 긴밀한 결합을 사용하여 차분대 사이의 간격을 늘리면 0~20G의 주파수 범위 내에서 차분대 사이의 근단 교란을 8.8~12.3 낮출 수 있다.dB。0~20G 범위 내에서 원거리 교란은 2.8~9.3dB 감소했다.

넷째, 결론

시뮬레이션 최적화를 통해 우리는 PCB의 작은 간격 QFN 패키지로 인한 근거리 차분 교란을 8~12dB, 원거리 교란을 3~9dB 낮추어 고속 데이터 전송 채널에 더 많은 여유를 제공할 수 있다.PCB 배선 규칙과 스택을 제정할 때, 이 글에서 다루는 교란 억제 방법을 종합적으로 고려할 수 있으며, PCB 설계 초기에 작은 간격의 QFN 패키지로 인해 교란이 발생할 위험을 피할 수 있다.