先進(jìn)emc的pcb設(shè)計(jì)與布局-在線瀏覽
2024-08-09 21:06本頁(yè)面
【正文】 底（與諸如FR4等環(huán)氧玻璃基底相反）一般具有比FR4低的介電常數(shù) (’k’)，并具有較低損耗率，例如純聚合物、液晶聚合物（liquid crystal polymer，LCP）。較低的k使得傳導(dǎo)速度大于FR4，較低的損耗使得將高頻信號(hào)發(fā)送更遠(yuǎn)并保持良好的SI成為可能。 低k基底的EMC優(yōu)點(diǎn)在于有比較低的非均衡水平，這可以用差分線路對(duì)來實(shí)現(xiàn)，參見[6]。低k電介質(zhì)對(duì)某些特征阻抗（全部是，否則都相同）使用較寬的跡線，在較高阻抗的傳輸線上使用就容易些，或者成本低些。圖8B顯示了SI、基底損耗率、跡線長(zhǎng)度之間的關(guān)系。文獻(xiàn)[6] 指出了一個(gè)方法，使用一層或兩層同質(zhì)電介質(zhì)在其它低成本PCB中可以獲得較好的收益。 盡管本系列文章不打算討論SI問題，圖8C顯示了FR4和LCP之間串音與跡線跡線分割的有趣的比較。 一般可以制造這些具有優(yōu)異SI和EMC的非常小的IC包裝[10]，因?yàn)樗鼈兊妮^薄的包裝將硅片放置在PCB中較靠近OV平面的地方，因此圖象平面效應(yīng)更強(qiáng) [11]。我知道有人用1kHz的時(shí)鐘頻率使用CSP，這一直超過了發(fā)射限制到1GHz (它的時(shí)鐘的百萬分之一諧振)。4 板上芯片（Chiponboard ，COB）這是很低成本的PCB組裝技術(shù)，通常用于大容量低成本消費(fèi)產(chǎn)品的PCB中，或者用于表面粗糙和可靠的產(chǎn)品中。但是，在COB的泡狀蓋保護(hù)上面噴上感應(yīng)墨水，屏蔽COB就比較容易，且成本低。5 PCB上的散熱 散熱的EMC效應(yīng)由于散熱器可能很大，并可能遠(yuǎn)在PCB中OV平面之上，就可能成為發(fā)射的高效輻射器。 在IC或電源半導(dǎo)體內(nèi)，到散熱器的零散電容是連接電線和鉛框引起的，還可能來自其硅片金屬化模型(大于1GHz)。如果參考電壓點(diǎn)不是正確的點(diǎn)，則以這種方式注入到其中的噪聲電流可以引起自干擾或引起更多的發(fā)射。 來自散熱器的電場(chǎng)可以直接發(fā)射，引起輻射發(fā)射的問題，它們也可以與導(dǎo)體和金屬框架耦合，引起傳導(dǎo)發(fā)射的問題。因此，減少散熱器發(fā)射也可以改進(jìn)抗擾性。在IC情況下，這是0V平面，在電源晶體管情況下，這是其引出電源的電壓橫桿之一，通常是經(jīng)過最低阻抗連接到設(shè)備的橫桿。在本節(jié)其余部分，將假設(shè)散熱器連接到PCB中的銅參考平面，這是控制大于幾個(gè)MHz的頻率所需要的。 這個(gè)技術(shù)可以認(rèn)為是減少原來從IC或晶體管中的導(dǎo)體流入散熱器的零散電容電流的回路區(qū)域 (對(duì)于良好的EMC，最好總是使用最小的路徑長(zhǎng)度和最小的回路區(qū)域，將零散電流返回到其起源的地方 路徑長(zhǎng)度在涉及的最高頻率處，應(yīng)該遠(yuǎn)小于λ/10，越短越好)。 除了最簡(jiǎn)單的散熱器 (例如，矩形金屬塊)， 1GHz(或更到)一下的精確分析需要計(jì)算機(jī)模擬，并考慮下面因素： 散熱器幾何形狀 半導(dǎo)體類型和位置 到任何OV平面和/或基座的接近性 任何到參考點(diǎn)的連接的物理結(jié)構(gòu) 其連接到的參考點(diǎn)的物理特征 散熱器到實(shí)際發(fā)射源的接近性(例如，硅片及其結(jié)合電線和鉛框) 本節(jié)其余部分將詳細(xì)討論這些設(shè)計(jì)問題。 文獻(xiàn)[13]和[14]包含大量有用的散熱器共振信息，包括散熱器形狀和設(shè)備位置指南。當(dāng)共振頻率碰巧與信號(hào)頻率或其諧振頻率一致時(shí)，來自散熱器的發(fā)射可以增加30dB或更多。文獻(xiàn)[7]討論可PCB與其基座之間、兩個(gè)PCB之間的空穴共振，其設(shè)計(jì)指南也可以用于散熱器制造的空穴。 方形或管狀散熱器傾向于在其結(jié)構(gòu)內(nèi)有最高的共振頻率，最好最低共振頻率高于涉及的最高頻率。為避免這個(gè)問題，要制造成矩形的，不能太長(zhǎng)太薄，避免簡(jiǎn)單的長(zhǎng)：寬：高比率(例如，1 : 2 : 3)，如圖8E。 在涉及的頻率范圍內(nèi)存在散熱共振的地方，IC或電源晶體管的最佳位置通常是散熱器的基座的中央，這也通常對(duì)于其熱性能也是最佳的。在翅片之間的通道中央最佳，直到通道本身共振為止 (但這一般遠(yuǎn)高于基座共振的頻率)。垂直翅片增加多數(shù)/所有共振模態(tài)的共振增益，參見圖8F、 8G和8H。 將散熱結(jié)合到PCB平面所有這些結(jié)合應(yīng)該短而直接，與裝配硬件（例如短的安裝桿）組合可能更有用。文獻(xiàn)[16]也發(fā)現(xiàn)，均勻地分布結(jié)合點(diǎn)也很重要 – 它們的發(fā)射比同樣數(shù)目結(jié)合點(diǎn)的非均勻分布少20dB，并達(dá)到相同的總體電感。浮動(dòng)的散熱器明顯是從直流到2GHz的場(chǎng)的良好發(fā)射器，；而當(dāng)其角點(diǎn)處有4個(gè)結(jié)合點(diǎn)時(shí)，從直流到1GHz
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