PCB 기술 - 내장형 PCB 엔지니어링 변경 방지

PCB 공정의 변화는 설계 비용을 높여 제품 개발을 크게 지연시키고 출시 시기를 늦출 것이다.그러나 문제가 자주 발생하는 일곱 가지 핵심 분야를 곰곰이 생각함으로써 대부분의 ECOs는 우회 할 수 있습니다.일곱 가지 주요 분야는 부품 선택, 저장, 습도 민감도(MSL), 테스트 가능한 설계(DFT), 냉각 기술, 히트싱크 및 열 팽창 계수(CTE)입니다.

구성 요소 선택

ECO를 피하려면 부품 기술 사양을 철저히 읽어야 합니다.PCB 설계자는 일반적으로 부품의 전기 및 엔지니어링 데이터와 제품 수명 및 가용성을 정기적으로 확인합니다.그러나 구성 요소가 시장 보급의 초기 단계에 있을 때 데이터 테이블에는 모든 핵심 지표가 없을 수 있습니다.이러한 구성 요소가 시장에 출시된 지 몇 달 밖에 되지 않거나 소량의 샘플만 사용할 수 있다면 현재 사용 가능한 신뢰성 데이터는 일반적이거나 상세하지 않을 수 있습니다.예를 들어, 결과적으로 충분한 신뢰성 데이터나 현장 고장률에 대한 품질 보증 데이터를 제공하지 못할 수 있습니다.

설명서에 적힌 천박한 글이 중요하다고 믿지 말고 부품 공급업체에 적극적으로 연락해 부품의 특성과 이를 디자인에 어떻게 적용할지 가능한 한 많이 알아본다.

부품이 처리해야 할 최대 예상 전류나 전압이 좋은 예다.선택한 구성 요소가 충분한 전류나 전압을 처리하지 못하면 구성 요소가 타버릴 수 있습니다.그림 1은 타버린 콘덴서를 보여줍니다.

또 다른 예인 LGA(그리드 어레이) 패키지의 장치를 살펴보겠습니다.전기 및 기계적 제한 외에도 권장되는 용접 유형, 허용 또는 허용되지 않는 환류 온도 및 허용되는 용접점 빈틈 수준을 고려해야 할 수 있습니다.

LGA 부품과 관련된 특수 공백의 경우 IPC 표준이 없습니다.경우에 따라 30% 의 빈틈이 있는 LGA 부품은 신뢰할 수 있는 것으로 간주됩니다.그러나 일반적으로 25% 에 달하는 낮은 빈틈률이 더 좋고 20% 가 가장 좋다.그림 2는 IPC II 레벨 표준을 준수하는 20.41% 빈틈 용접구를 보여줍니다.

잘못된 데이터 없이 PCB 설계 엔지니어는 설계를 개발하기 위해 즉시 중단되지 않고 여러 채널에서 얻을 수 있으며 시장에서 쉽게 찾을 수 있는 구성 요소를 사용하는 경험, 기술 및 상식에 의존해야 합니다.

피크 성능을 계산하는 동안 전류나 전압과 같이 컴포넌트를 선택하는 동안 추가 분석 및 계산을 수행하는 것도 중요합니다.부품은 피크 온도 및 전류 값에서 성능 지수를 지정할 수 있습니다.그러나 특정한 설계에 대해 PCB 설계자는 반드시 행동을 취하여 그나 그녀가 직접 이런 관건적인 계산을 진행하도록 확보해야 한다.

엔지니어는 개별 어셈블리를 계산할 뿐만 아니라 특정 설계에서 사용되는 다른 어셈블리와의 관계도 고려합니다.예를 들어, 이러한 계산은 많은 열을 발생시키는 아날로그 구성 요소에 특히 중요합니다.예를 들어, 많은 아날로그 어셈블리가 보드의 같은 면에 배치되어 있고 서로 인접해 있습니다.이러한 구성 요소는 상당한 전력을 생산하기 때문에 보드 반대편 (자연 디지털 장치) 에 비해 훨씬 더 많은 열을 발생시킵니다.이 경우 용접 마스크 분리는 아날로그 부품이 채워진 면에서 발생할 수 있습니다.

어셈블리 회로의 아날로그 부분에서 많은 열이 발생합니다.과열되면 용접 마스크가 벗겨지고 최악의 경우 부품이 타버릴 수 있습니다.그림 3은 회로 기판의 용접 마스크 분리 현상을 보여줍니다.

레이아웃 설계 단계에서 설계 및 레이아웃 엔지니어는 구성 요소 레이아웃에서 협업하여 구성 요소가 보드 가장자리에 너무 가깝거나 다른 구성 요소에 너무 가깝지 않도록 하고 서로 충분한 공간을 확보하지 않도록 해야 합니다.컴퓨터에서 어셈블리 레이아웃을 설계하는 것은 쉽지만 레이아웃에서 어셈블리 패키지를 정확하게 생성하지 않으면 배치기에서 어셈블리를 제대로 나란히 배치하지 못할 수 있습니다.예를 들어, 그림 4는 어셈블리가 보드에서 약간 강조 표시되어 있습니다.

기억력

기억의 선택에도 같은 원칙이 적용된다.차세대 첨단 D램과 플래시 메모리가 시장에 출시됨에 따라 PCB 디자이너들이 직면한 과제는 기술 리더십을 유지하고 변화하는 메모리 사양이 업데이트된 디자인에 어떻게 영향을 미치는지 정확하고 적시에 결정하는 것입니다.

예를 들어, DDR2 DRAM은 현재의 DDR3 장치와 달리 DDR3 장치는 미래의 DDR4 DRAM과 다를 것입니다.이 문서를 작성할 때 JEDEC은 DDR4 표준 -JESD79-4를 발표했습니다.시장조사업체 아이서플라이에 따르면 DDR3 D램은 현재 D램 시장의 85∼90%를 차지한다.그러나 이 회사는 새로 출시되는 DDR4가 2014년 12%, 2015년에는 56% 로 빠르게 증가할 것으로 전망했다.

PCB 디자이너들은 차세대 임베디드 시스템을 출시할 때 DDR4 DRAM을 포함할 수 있기 때문에 DDR4의 흥행에 촉각을 곤두세우고 OEM 고객과 긴밀한 협력을 유지해야 한다.그들은 설계 만족도와 그에 따른 엔지니어링 변경 사항을 방지하기 위해 새로운 기능과 기능 동향을 잘 파악해야 합니다.또 하나 주의해야 할 것은 메모리 가격이 변동할 수 있다는 것이다.

습도 민감도(MSL)

습도 민감도(MSL)는 쉽게 무시됩니다.OEM 제조업체가 설계에서 MSL을 무시하고 중요한 MSL 사양을 올바르게 처리하지 않는 경우 사용자는 MSL 정보를 고려하지 않을 수 있으며 현장에서 회로가 작동하지 않을 수 있습니다.실제 MSL 수준이 3, 4 또는 5일 경우 그 가능성은 더 높습니다.이런 상황에서 베이킹은 정확하게 완성되지 않을수도 있고 수분은 이를 리용하여 최종적으로 공정변경서를 초래할수도 있다.LGA와 관련되면 PCB 조립 회사는 PCB의 이러한 패키지를 교체해야합니다.그림 5는 구성요소의 MSL 태그로 민감도 등급이 5임을 나타내며 밀봉 날짜와 베이킹 설명을 나타냅니다.

테스트 가능한 설계

테스트 가능한 설계(DFT)는 생산 과정에서 PCB 테스트와 디버깅에 매우 중요합니다.회로 기판에 어셈블리를 배치할 때는 DFT 프로브 점의 위치와 프로브가 구멍, 용접 디스크 및 기타 테스트 지점에 닿을 때까지 확장되는 각도에 주의해야 합니다.

초기 설계 단계에서 DFT가 허용되지 않을 때 테스트는 큰 문제가 되었고 ECO는 탄생했습니다.극단적인 경우 ECO가 문제를 해결할 수 없는 경우 문제를 해결하기 위해 재설계해야 합니다.

냉각, 히트싱크 및 열 팽창 계수

냉각 방법은 설계에서 무시되기 쉽지만 설계 초기에 냉각 요구 사항을 자세히 평가하면 일반적으로 ECO를 피할 수 있습니다.

일부 냉각 유형은 수냉이다.예를 들어, 대부분의 BGA 및 애니메이션, 이미지 또는 비디오 프로세싱과 같은 데이터 집약적 응용프로그램을 위한 마이크로프로세서를 포함하는 대형 전용 컴퓨터 보드는 수냉이 필요합니다.

히트싱크를 사용할 때 PCB 또는 발열 장치는 일반적으로 주변 환경으로 열을 발산하기 위해 섀시에 연결됩니다.대부분의 경우 그림 6과 같은 히트싱크는 일반적으로 히트싱크를 지원하는 데 사용됩니다.올바른 히트싱크를 지정하지 않으면 프로젝트 변경 양식이 생성될 수 있습니다.히트싱크가 히트싱크에 성공하기 위해서는 이러한 공정 변경서를 개발하고 도입해야 합니다.

PCB 설계자는 구성 요소가 열 성능 측면에서 열 팽창 계수(CTE)와 일치하는지 확인하고 관련된 모든 계산을 수행해야 합니다.그는 장치와 패키지의 크기가 서로 일치할 뿐만 아니라 PCB 재료 (예: FR4, Rogers 또는 Teflon) 도 일치하여 장치와 보드 사이에 많은 열 또는 열 팽창 계수가 발생하지 않도록 해야 한다.구별하다.이러한 보증은 또한 레이어 박리를 자주 발생시키는 것을 방지할 수 있습니다.