3D互连综述
发布时间:2011/8/26 13:44:58 访问次数:901
1.整机3D互连的定义 CD4520M
3级以上的连接习惯上称为整机互连,这里所说的“3D互连”就是这个级别的连接技术。
3D IC、3D封装、3D组装等,但这些“3D”并不是完全意义上的3D,如图6.7.1(a)所示,它们只是裸芯片或Ic封装在z方向的堆叠,应该称为“准3D”。而整机互连才是完全的“3D互连”。整机互连通常在机盒、机箱、机柜或更大的三维空间进行,通常通过印制电路板(包括刚性板和挠性板)和线缆完成互连。如图6.7.1(b)所示,电路板组件A、B、C的相互位置可以在三维空间任意布局,连接线束可以在X、Y、Z空间任意走向。
完全的3D互连使整机互连有了更大的自由度和更多的选择,不过也给设计和工艺带来不小的难度。
2.整机3D互连的技术关键
整机互连基于各种机盒、机箱和机柜,以及连接器、线缆、线束、机械结构件、连接紧固件等,通过合理的结构布局设计,使整机电磁兼容、热管理和连接可靠性达到设计要求。整机3D互连的技术关键如下所述。
1)整机结构设计
整机结构设计也称产品总体设计,它根据产品功能设计和使用要求,对整机结构、电路板布局、零部件选择、互连组成、防护要求等一系列要素进行科学规划、工程构思、可制造性和可测试性分析以及丁艺审核,确定适合该产品要求、适应制造企业工艺能力的设计方案。
2)整体互连设计
整机结构确定以后,要对电气互连进行整体设计,包括互连方式(线缆、线束或挠性电路或其他方式)、互连元件及制造工艺选择等,使互连方案简洁可行,成本和可靠性在可接受范围内。
3)电磁兼容分析
三维布局中电磁干扰不可避免,在考虑整体结构和互连方案时,通过电磁兼容分析,适当调整结构布局和互连方案,采用有效抗电磁干扰技术措施,例如屏蔽、隔离、接地、增加抗干扰元件等,使产品电磁兼容性能在可接受范围内。
4)热管理
热管理是整机互连设计中的基本要求。特别是现在采用高密度组装、高功率密度的整机,热管理是产品可靠性的关键。整机热分析,包括产品工作环境、工作模式预测,互连功率元件和连接方式的载荷分析,散热方式和元件选择等,都是热管理必须考虑的内容。
5)连接防护及其加固
电子整机在制遣、搬运、工作过程中不可避免受到振动、跌落冲击、环境气氛腐蚀以及连接方法本身的缺陷,例如焊点的“热疲劳”现象引起的故障等,都需要在设计阶段充分考虑,采取适当措施。例如选择带锁紧机构、带密封结构的连接器,选择线缆的安全性级别,选择线束的夹持、固定结构等,以满足防护要求。
3.整机3D互连基本原则 CDC2509APWR
(1)路径最短以最短的距离连线,降低交流声和噪声,降低信号传输损耗,减小导线压降;
(2)强弱分离与屏蔽尽量将强电和弱电信号传输线缆分开,减少电磁干扰;不便分离时要采取屏蔽措施;
(3)走线贴边和近地线缆布线路径应尽量沿机架、支撑件及地线,这样有利于布线操作,便于导线的散热和固定,有利于保证连线质量可靠稳定,沿着地线路径走线有利于减小电磁干扰;
(4)便于检测维护 布线路径不应造成整机互联及其线缆连接检测障碍。在条件允许时,尽量采用低维布线,使其便于检测和维修;
(5)标准化线缆、连接器等尽量选择标准件,可降低成本并有利于维护。
1.整机3D互连的定义 CD4520M
3级以上的连接习惯上称为整机互连,这里所说的“3D互连”就是这个级别的连接技术。
3D IC、3D封装、3D组装等,但这些“3D”并不是完全意义上的3D,如图6.7.1(a)所示,它们只是裸芯片或Ic封装在z方向的堆叠,应该称为“准3D”。而整机互连才是完全的“3D互连”。整机互连通常在机盒、机箱、机柜或更大的三维空间进行,通常通过印制电路板(包括刚性板和挠性板)和线缆完成互连。如图6.7.1(b)所示,电路板组件A、B、C的相互位置可以在三维空间任意布局,连接线束可以在X、Y、Z空间任意走向。
完全的3D互连使整机互连有了更大的自由度和更多的选择,不过也给设计和工艺带来不小的难度。
2.整机3D互连的技术关键
整机互连基于各种机盒、机箱和机柜,以及连接器、线缆、线束、机械结构件、连接紧固件等,通过合理的结构布局设计,使整机电磁兼容、热管理和连接可靠性达到设计要求。整机3D互连的技术关键如下所述。
1)整机结构设计
整机结构设计也称产品总体设计,它根据产品功能设计和使用要求,对整机结构、电路板布局、零部件选择、互连组成、防护要求等一系列要素进行科学规划、工程构思、可制造性和可测试性分析以及丁艺审核,确定适合该产品要求、适应制造企业工艺能力的设计方案。
2)整体互连设计
整机结构确定以后,要对电气互连进行整体设计,包括互连方式(线缆、线束或挠性电路或其他方式)、互连元件及制造工艺选择等,使互连方案简洁可行,成本和可靠性在可接受范围内。
3)电磁兼容分析
三维布局中电磁干扰不可避免,在考虑整体结构和互连方案时,通过电磁兼容分析,适当调整结构布局和互连方案,采用有效抗电磁干扰技术措施,例如屏蔽、隔离、接地、增加抗干扰元件等,使产品电磁兼容性能在可接受范围内。
4)热管理
热管理是整机互连设计中的基本要求。特别是现在采用高密度组装、高功率密度的整机,热管理是产品可靠性的关键。整机热分析,包括产品工作环境、工作模式预测,互连功率元件和连接方式的载荷分析,散热方式和元件选择等,都是热管理必须考虑的内容。
5)连接防护及其加固
电子整机在制遣、搬运、工作过程中不可避免受到振动、跌落冲击、环境气氛腐蚀以及连接方法本身的缺陷,例如焊点的“热疲劳”现象引起的故障等,都需要在设计阶段充分考虑,采取适当措施。例如选择带锁紧机构、带密封结构的连接器,选择线缆的安全性级别,选择线束的夹持、固定结构等,以满足防护要求。
3.整机3D互连基本原则 CDC2509APWR
(1)路径最短以最短的距离连线,降低交流声和噪声,降低信号传输损耗,减小导线压降;
(2)强弱分离与屏蔽尽量将强电和弱电信号传输线缆分开,减少电磁干扰;不便分离时要采取屏蔽措施;
(3)走线贴边和近地线缆布线路径应尽量沿机架、支撑件及地线,这样有利于布线操作,便于导线的散热和固定,有利于保证连线质量可靠稳定,沿着地线路径走线有利于减小电磁干扰;
(4)便于检测维护 布线路径不应造成整机互联及其线缆连接检测障碍。在条件允许时,尽量采用低维布线,使其便于检测和维修;
(5)标准化线缆、连接器等尽量选择标准件,可降低成本并有利于维护。