综合因素对模块封装设计的影响
芯片封装的热阻分析
芯⽚封装的热阻分析概述半导体器件散热的三个主要途径是:封装顶部到空⽓，或者封装顶部到散热⽚再到空⽓封装底部到电路板封装引脚到电路板在JEDEC中以热阻Theta来表⽰，其中ThetaJA参数综合了Die的⼤⼩, 封装⽅式，填充材料，封装材料，引脚设计，外部散热⽚和外部电路板的属性多个因素；ThetaJC和ThetaJB这2个参数是表征芯⽚和封装本⾝的，不会随着芯⽚封装外部环境的改变⽽改变。
关于芯⽚外部温度的趣事半导体元器件"烫⼿"未必不正常，55C摄⽒温度就会让⼈感觉发烫，很多⼤功率的芯⽚，表⾯温度可以达到85C摄⽒度以上。
对于Thermal测量的⼏个参数的困惑JEDEC对芯⽚封装的热性能参数的定义热阻参数ThetaJA，结到空⽓环境的热阻，= (Tj-Ta)/PThetaJC，结到封装外壳的热阻，= (Tj-Tc)/P, ⼀般⽽⾔是到封装顶部的热阻，所以⼀般的，ThetaJC = ThetaJTThetaJB，结到PCB的热阻， = (Tj-Tb)/P热特性参数PsiJT，结到封装顶部的热参数，=(Tj-Tt)/PPsiJB, 结到封装底部的热参数，=(Tj-Tb)/P其中:Tj - 芯⽚结温Ta - 芯⽚环境温度Tb - 芯⽚底部的表⾯温度Tc/Tt - 芯⽚顶部的表⾯温度按照JESD测量⽅法得出的ThetaJA热阻参数是对封装的品质度量，并⾮是application specific的热阻参数，只能是芯⽚封装的热性能品质参数的⽐较，不能应⽤于实际测量和分析中的结温预测。
PsiJT和PsiJB和ThetaXX参数不同，并⾮是器件的热阻值，只是数学构造物。
ThetaJA 结到空⽓环境的热阻ThetaJA是最常使⽤的热阻参数，也是最容易引起误解的参数。
IDT公司的定义ThetaJA = (Tj - Ta)/PThetaJA = (ThetaJB + ThetaBA) || (ThetaJC + ThetaCA);其中ThetaXY = (Tx - Ty)/PAltera公司的定义Without a heat sink, ThetaJA = ThetaJC + ThetaCA = (Tj - Ta)/PWith a heat sink , ThetaJA = ThetaJC + ThetaCS + ThetaSA = (Tj - Ta)/P实际上，Altera公司对加散热器的ThetaJA的定义不够严谨，散热器的引⼊相当于增加了⼀个散热通道，即增加了从管壳(Case)到散热器(heat Sink)的散热通道，所以加⼊散热器后，ThetaJA(heat sink) = ThetaJC + ( ThetaCA || ( ThetaCS + ThetaSA) )由于ThetaCA >> (ThetaCS + ThetaSA), 所以上式才可以近似化简为:ThetaJA = ThetaJC + ThetaCS + ThetaSA, 其中ThetaCS通常是导热硅脂或者硅胶, 热阻⾮常⼩TI公司的定义根据TI⽂档spra953c的描述, JESD定义ThetaJA的初衷是为了⼀种封装的相对热阻性能可以被互相⽐较，⽐如TI公司的某个芯⽚的热阻性能和其它公司的热阻性能做对⽐，前提是两家公司都是⽤JESD51-x中规定的标准⽅法来做测试，但是⼤部分芯⽚的热阻系数不会严格按照JESD51中规定的标准⽅法进⾏测量。
PCB Layout对电子产品EMC性能产生的影响分析
PCB Layout对电子产品EMC性能产生的影响分析摘要：随着电子产品的普及,对电子产品电磁兼容(EMI)性能的要求也日益提高。
本文通过理论分析和实验验证,从PCB Layout设计角度,探讨了不同布局方式对电子产品的EMC性能的影响,以期为相关设计者提供参考。
关键词:PCB;Layout;EMC; 摘要:随着电子产品的普及,对于产品emc要求也越来越高,因此,在电路板的设计中,需要充分考虑各种因素,如:信号路径、电源路径、地线等,从而保证产品emi的稳定。
本研究针对不同的布局方式,分别进行了理论分析,并采用SIP和TAB两种测试方法进行验证,结果表明,合理的PCB布局能够有效降低电子产品中的电磁干扰,提升其emc性能。
关键词：PCB Layout；电子产品；EMC性能一、引言电子产品的不断升级,其内部结构也发生了翻天覆地的变化。
从最初的简单线路板到现在的PCB Layout,不仅提高了电路的集成度,而且使整个产品更加美观、轻薄,大大提升了整机的综合竞争力。
但是,在提高产品功能性的同时,也带来了一些新的问题,比如:电磁干扰(EMI)、传导性辐射(CSR)等。
这些问题的出现,不仅影响整机的使用体验,还严重影响了产品的品质和口碑。
PCB（PrintedCircuit Board）Layout是电路板设计中的一个重要步骤，它确定了电路板上电气和物理部件的位置，以及它们之间的连接方式。
一个成功的PCB Layout设计需要综合考虑电气、机械和制造方面的要求，同时也对产品emv性能产生重要影响二、PCB Layout概述（一）PCB Layout设计原则(1)合理布局:根据实际需要,在保证信号传输的前提下,尽量减少走线,以降低走线的数量,从而降低布线的难度和成本,同时,也便于后期测试及维护。
(2)有效屏蔽:利用不同介质的差异,通过合理的布局,使不同介质相互隔离,避免干扰,从而提升产品整体的emc性能。
(3)安全接地:将地与电源连接在一起,形成低电平系统,可有效防止静电的产生,进而提升产品整体的emc性能。
芯片设计中的电源完整性优化方案有哪些
芯片设计中的电源完整性优化方案有哪些在当今的科技领域，芯片作为核心组件，其性能和稳定性对于各种电子设备的运行至关重要。
而在芯片设计中，电源完整性是一个关键的考虑因素。
电源完整性不佳可能导致信号失真、噪声增加、性能下降甚至芯片失效等问题。
那么，为了确保芯片的正常运行，有哪些有效的电源完整性优化方案呢？首先，合理的电源分配网络（PDN）设计是基础。
PDN 就像是芯片的“血管”，负责为各个部分输送稳定的电源。
在设计 PDN 时，需要考虑到电流的需求、电阻和电感的影响。
通过使用多层板和大面积的电源平面，可以减小电阻和电感，从而降低电源线上的电压降和噪声。
同时，合理规划电源引脚的布局，使得电流能够均匀地分布到芯片的各个区域。
其次，去耦电容的选择和布局也非常重要。
去耦电容就像是电源的“蓄水池”，能够在电流需求突然变化时迅速提供能量，从而稳定电源电压。
在选择去耦电容时，需要考虑电容的容量、等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）等参数。
通常，会使用多种不同容量的电容组合，以覆盖不同频率范围的噪声。
在布局去耦电容时，应尽量靠近电源引脚和芯片的敏感区域，以减少寄生电感的影响。
芯片封装的设计也对电源完整性有着显著的影响。
优质的封装可以降低电感和电阻，提高电源的传输效率。
例如，采用倒装芯片封装技术，可以缩短芯片与封装之间的连接路径，从而减小电感。
此外，优化封装的引脚布局和电源引脚的数量，也有助于改善电源的分布。
在芯片内部，电源门控技术是一种有效的节能和优化电源完整性的方法。
通过在不需要某些模块工作时关闭其电源，可以减少静态功耗，同时降低电源噪声的影响。
这种技术需要在设计时仔细考虑电源开关的控制逻辑和时序，以避免出现错误的操作。
电源网格的布线也是一个关键环节。
布线的宽度和间距需要根据电流大小进行合理设计，以确保足够的电流承载能力。
同时，要尽量避免直角转弯和过长的走线，以减小电感的影响。
使用先进的布线工具和算法，可以帮助优化电源网格的布线。
STI及WPE问题及版图注意事项
STI及WPE问题及版图注意分locos隔离和STI隔离Locos隔离是厚氧隔离，STI是浅沟道隔离STI的概念STI是Shallow Trench Isolation的缩写，STI压力效应就是浅槽隔离压力效应。
为了完成有源器件的隔离，在它周围必须形成绝缘侧壁，在较为先进的CMOS工艺制成中，通常用STI的方法来做隔离。
浅槽隔离利用高度各向异性反应离子刻蚀在表面切出了一个几乎垂直的凹槽。
该凹槽的侧壁被氧化，然后淀积多晶硅填满凹槽的剩余部分[1]。
在substrate挖出浅槽时会产生压力的问题。
由于扩散区到MOS管的距离不同，压力对M OS管的影响也不同。
所以对于相同长宽两个MOS管，由于对应的扩散区长度的不同而造成器件性能的不同。
第四组：用固体能带理论来解释导体、半导体、绝缘体简单来说，绝缘体理论上是不导电的，就是说你随便怎么加电，都没有电流产生，因为绝缘体中是没有自由电子；导体导电性好，只要加电，就会产生电流，因为导体中有大量的自由电子，在电场作用下朝一个方向移动，产生电流；半导体相对复杂一些，不同的半导体导带中的自由电子数量不一样（虽然不同导体自由电子也不一样，但平均来说，半导体的自由电子量级是远远低于导体），如本征半导体，导电性非常差，因为电子和空穴的数目相等，而掺杂半导体根据掺杂类型的不同，P型中空穴较多，N型中电子较多，这样在电场作用下就会产生电流。
深入到具体理论，需要从能带角度来解释，这个相对要深一些。
本征半导体在绝对零度是不导电的，因为导带中没有电子，在温度、光照等作用下，价带电子跃迁到导带形成自由电子，价带中形成空穴，这就是电子空穴对；掺杂半导体杂质原子提供电子或空穴。
而导体的导带是半满带，本身就有大量自由电子，不需要激发跃迁，所以导电性好。
绝缘体因为禁带宽度很大，因此价带上的电子很难跃过禁带跃迁到导带，导带上没有电子就不导电。
第五组：什么是Bipolar工艺，什么是Cmos工艺，什么是Bi-cmos工艺，什么是BCD工艺双极器件，bipolar，是以PN-PN结为基础的器件CMOS指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。
系统级封装(SiP)
系统级封装(SiP)的发展前景(上）——市场驱动因素，要求达到的指标，需要克腰的困难集成电路技术的进步、以及其它元件的微小型化的发展为电子产品性能的提高、功能的丰富与完善、成本的降低创造了条件。
现在不仅仅军用产品，航天器材需要小型化，工业产品，甚至消费类产品，尤其是便携式也同样要求微小型化。
这一趋势反过来又进一步促进微电子技术的微小型化。
这就是近年来系统级封装(SiP,System in Package)之所以取得了迅速发展的背景。
SiP已经不再是一种比较专门化的技术；它正在从应用范围比较狭窄的市场，向更广大的市场空间发展；它正在成长为生产规模巨大的重要支持技术。
它的发展对整个电子产品市场产生了广泛的影响。
它已经成为电子制造产业链条中的一个重要环节。
它已经成为影响，种类繁多的电子产品提高性能、增加功能、扩大生产规模、降低成本的重要制约因素之一。
它已经不是到了产品上市前的最后阶段才去考虑的问题，而是必须在产品开发的开始阶段就加以重视，纳入整体产品研究开发规划；和产品的开发协同进行。
再有，它的发展还牵涉到原材料，专用设备的发展。
是一个涉及面相当广泛的环节。
因此整个电子产业界，不论是整机系统产业，还是零部件产业，甚至电子材料产业部门，专用设备产业部门，都很有必要更多地了解，并能够更好地促进这一技术的发展。
经过这几年的发展，国际有关部门比较倾向于将SiP定义为：一个或多个半导体器件(或无源元件)集成在一个工业界标准的半导体封装内。
按照这个涵义比较广泛的定义，SiP又可以进一步按照技术类型划分为四种工艺技术明显不同的种类；芯片层叠型；模组型；MCM型和三维(3D)封装型。
现在，SiP应用最广泛的领域是将存储器和逻辑器件芯片堆叠在一个封装内的芯片层叠封装类型，和应用于移动电话方面的集成有混合信号器件以及无源元件的小型模组封装类型。
这两种类型SiP的市场需求在过去4年里十分旺盛，在这种市场需求的推动下，建立了具有广泛基础的供应链；这两个市场在成本方面的竞争也十分激烈。
0805封装的寄生电阻和寄生电感
0805封装的寄生电阻和寄生电感寄生电阻和寄生电感是电路中常见的被动元件，它们分别对电流和磁场产生阻碍或影响。
在电路设计中，我们需要考虑它们的存在对电路性能的影响，并采取相应措施来减小或消除它们的影响。
0805封装是一种常见的电子元件封装规格，它的尺寸为0.08英寸×0.05英寸（2.0毫米×1.25毫米），适用于表面贴装技术。
寄生电阻和寄生电感在0805封装中同样存在，它们的存在可能会对电路的性能产生一定的影响。
我们来看一下0805封装的寄生电阻。
寄生电阻是指在电路中不同导体之间存在的电阻，它是由于导线本身的电阻以及接触电阻等因素引起的。
在0805封装中，寄生电阻的存在会导致电路中的电流分布不均匀，从而影响电路的工作稳定性和精度。
为了减小寄生电阻的影响，我们可以采取一些措施，例如选择低电阻系数的材料、优化电路布局以及合理设计导线的宽度和长度等。
接下来，我们来看一下0805封装的寄生电感。
寄生电感是指在电路中线圈或导线周围存在的电感。
它是由于导线本身的电感以及线圈之间的互感等因素引起的。
在0805封装中，寄生电感的存在会导致电路中的电流和电压波动，从而影响电路的频率响应和信号传输。
为了减小寄生电感的影响，我们可以采取一些措施，例如选择低电感系数的材料、合理设计线圈的布局和结构以及添加补偿电路等。
在实际电路设计中，我们需要综合考虑寄生电阻和寄生电感的影响，以确保电路的性能满足要求。
在选择0805封装的寄生电阻和寄生电感时，我们需要根据电路的要求和设计指标进行选择。
同时，我们还需要注意0805封装的寄生电阻和寄生电感的额定值和温度特性，以确保它们在工作温度范围内能够正常工作。
总结起来，0805封装的寄生电阻和寄生电感是电路设计中常见的被动元件，它们的存在会对电路的性能产生一定的影响。
在电路设计中，我们需要综合考虑它们的影响，并采取相应措施来减小或消除它们的影响。
通过合理选择材料、优化布局和设计以及添加补偿电路等方法，我们可以提高电路的性能和稳定性。
sgt mosfet结构设计
Sgt MOSFET 结构设计随着电子产品的不断发展和升级，对于功率器件的要求也越来越高。
而 MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管) 作为一种重要的功率器件，其结构设计显得尤为重要。
本文将介绍关于 Sgt MOSFET 结构设计的相关内容。
一、概述Sgt MOSFET (Super-Gate-Transistor MOSFET) 是一种在传统 SG MOSFET 结构基础上发展起来的一种新型功率器件，其主要特点是在栅电极与漏极之间增加了一层辅助电极，用于提高器件的性能和可靠性。
二、结构设计要点在设计 Sgt MOSFET 结构时，需要根据其工作原理和应用需求，考虑以下要点：1. 栅电极设计栅电极作为 MOSFET 的控制端，其设计需要考虑电极与绝缘层之间的等效电容、电场分布等因素，以确保器件的开关速度和稳定性。
在Sgt MOSFET 中，栅电极需要与辅助电极共同协同工作，因此需要特别注意两者之间的电性能匹配。
2. 辅助电极设计辅助电极的设计需要考虑其与栅电极、漏极之间的电性能匹配，以确保器件的增益和可靠性。
辅助电极的结构也需要保证其与栅电极之间的电场分布和辅助电极与漏极之间的电场分布等因素能够优化。
3. 结构材料选择在 Sgt MOSFET 结构设计中，材料的选择对于器件的性能有着至关重要的作用。
需要考虑材料的导电性、热导性、耐压性、尺寸稳定性等因素，以选择合适的材料来保证器件的可靠性和性能。
4. 结构工艺设计在 Sgt MOSFET 结构设计中，工艺设计需要考虑到器件的制造成本、制造精度和制造周期等方面的要求。
需要设计出一套合理的工艺流程，以确保器件的稳定性和可靠性。
三、Sgt MOSFET 结构设计的应用前景Sgt MOSFET 作为一种革新性的功率器件，其在电力电子、汽车电子等领域有着广阔的应用前景。
在电机控制、光伏逆变器、电力电网等领域，都有着巨大的市场需求，而 Sgt MOSFET 作为一种性能优越的新型功率器件，其在这些领域的应用前景是非常广阔的。
浅谈IC封装材料对产品分层的影响及改善
浅谈IC封装材料对产品分层的影响及改善蔺兴江;张宏杰;张易勒【摘要】IC封装不仅要求封装材料具有优良的导电性能、导热性能以及机械性能,还要求具有高可靠性、低成本和环保性,这也是引线框架、环氧树脂成为现代电子封装主流材料的主要原因,其市场份额约占整个封装材料市场的95％以上.由于环氧树脂封装是非气密性封装,对外界环境的耐受能力较差,尤其是受到湿气侵入时,产品会出现一些可靠性问题,最容易发生的现象是分层.简要分析了框架和环氧树脂对产品可靠性的影响,在此基础上提出一些改善措施.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2013(042)012【总页数】6页(P1-5,30)【关键词】环氧树脂;封装;分层【作者】蔺兴江;张宏杰;张易勒【作者单位】天水华天科技股份有限公司,甘肃天水741000;天水华天科技股份有限公司,甘肃天水741000;天水华天科技股份有限公司,甘肃天水741000【正文语种】中文【中图分类】TN604微电子器件封装中往往都要使用多种不同热膨胀系数的材料，由于材料间的热失配及制造和使用过程中的温度变化，使得各种材料及界面都将承受不同的热应力。
层间界面热应力和端部处的热应力集中常常造成封装结构的分层破坏，形成界面分层，从而导致封装结构的失效。
对封装件的应力分析是对封装材料、工艺和可靠性评价的重要内容之一，因而分析判断封装材料在封装和使用过程中产生应力的影响具有重要的意义，本文主要就引线框架和环氧树脂等主要封装材料对产品分层的影响进行分析和探讨。
框架是模塑封装的骨架，它主要由两部分组成：芯片焊盘（die paddle）和引脚（lead finger）。
其中芯片焊盘在封装过程中为芯片提供机械支撑，而引脚则是连接芯片到封装外的电学通路，就引脚而言，每一个引脚末端都与芯片上的一个焊盘通过引线相连接，该端称为内引脚（inner finger），引脚的另一端就是所谓管脚，它提供与基板或PC板的机械和电学连接。
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文章编号:1001-893X(2011)03-0014-04综合因素对模块封装设计的影响X程劲嘉(中国西南电子技术研究所,成都610036)
摘 要:讨论了综合模块化航空电子系统中影响现场可更换模块(LRM)封装的各个关键要素,重点分析了这些要素间的关联性,以及外部因素对模块封装的综合性影响。同时,对国内新一代飞机平台上的航空用LRM封装标准化提出了一些看法和建议。关键词:综合模块化航空电子;现场可更换模块;封装设计;综合影响中图分类号:TN803.5 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2011.03.004
InfluencesofIntegratedDesignFactorsonModularPackagingDesignCHENGJin-jia(SouthwestChinaInstituteofElectronicTechnology,Chengdu610036,China)Abstract:Thedetailedmechanicalfactorsinfluencingthelinereplacementmodule(LRM)inintegratedmodularavionics(IMA)arediscussed,theinter-relationshipsbetweenthesefactorsandtheintegratedinfluenceofexter-nalfactorsonmodulepackagingareanalysed,someviewsandsuggestionsaboutthepackagingoftheavionicLRMforChinacsnewgenerationavionicsystemaregiven.Keywords:integratedmodularavionics(IMA);linereplacementmodule(LRM);packagingdesign;integratedinfluence
1 引 言新一代航空电子体系结构的发展明确了综合化、资源共享、系统重构和二级维护等要求[1],这些要求又突出了此类航电系统中模块化的特点。这种综合模块化的航空电子以模块化为核心,模块不再单单是安装有电路元器件的PCB板加上金属壳体的简单概念,而是在高级软件程序控制下的具有标准结构形式和接口的现场可更换模块(LRM)。从结构设计的角度来看,综合模块化航空电子系统(IMA)的结构模型可以简单描述为LRM加模块化综合机架(MIR),其中的LRM需要提供电气接口、机械接口和环境接口,这三个方面的内在因素共同确定了LRM外形尺寸、安装和使用方式、性能等,这些具体影响的综合及体现在LRM物理结构的详细规定就是模块的封装。作为电气功能的物理载体,模块的封装成为热、振动和电磁等多个学科高度融合、关联设计的成果,其实质是多种内部、外部因素彼此影响、协调、关联的综合结果。本文将对这些综合性的因素进行深入探讨。2 国内外模块封装概况最初开展模块化工程的是美国。从20世纪60年代起,美国海军就针对船用和潜艇用电子设备开始模块化技术研究,先后发布了MIL-M-28787D5标准电子模块总体规范6,并配合MIL-STD-
1389D5标准电子模块设计要求6和MIL-STD-1378E5标准电子模块使用要求6,定义了代号为SEM的LRM模块,并在地面、海上和航空领域得到了广泛使用[2]。20世纪70年代,美国开展了/宝石柱0(PavePi-l
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第51卷第3期2011年3月电讯技术TelecommunicationEngineeringVol.51 No.3Mar.2011
X收稿日期:2010-10-14;修回日期:2011-01-10lar)计划,对以超高速集成电路和通用模块为基础的综合式航电系统进行了初步研究。至90年代,作为前者延续的/宝石台0(PavePace)计划则为F-22战斗机任务电子系统的研制打下了坚实的基础。SEM-E模块标准随这些计划得到了应用和充实[2]。其后的F-35项目中,美国军方为降低成本更多地推广COTS技术,在航电系统中采用了欧式板卡的模块标准VITA。20世纪90年代初期,欧洲主要军事强国(英、法、德三国)组建了联合标准航电体系委员会(ASAAC),开始发展自己的模块标准体系,分I、II两个阶段开展研究工作,于2005年完成了全套标准草案。国内相关单位在20世纪90年代初期就已开展了LRM模块的技术摸索工作,但到目前为止仍未系统地建立起有关LRM的完整标准体系。国内对模块标准的应用主要参考了SEM-E和ASAAC的封装尺寸要求,而对模块功能的定义还停留在按系统划分的模式,属于安装有集成块和元器件的印制电路板,符合以往联合式航电系统中LRU的设备构成习惯。往往随航电系统的不同,采用不同标准,包括机械接口、环境接口和电气接口等方面。国内通过对SEM模块标准的直接翻译、引用,制定了GJB1422-19925标准电子模块总规范6、HB7091-945机载设备标准电子模块的设计要求6和HB7092-945机载设备标准电子模块的采用要求6等标准,对航空电子模块的封装、使用等进行了初步的规范[2]。3 模块封装因素分类关键因素对LRM封装的影响可以用图1来表达。图1 影响LRM封装因素的层次Fig.1ThehierarchyfactoroftheLRMpackage内在因素和外部因素对模块封装构成了约束关系。一个LRM提供的完整封装所包含的要素内容主要体现为接口,即机械接口、电气接口和环境接口3个方面。其中,机械接口是指LRM的结构外形、安装使用及电气和环境接口的物理尺寸规定,电气接口是LRM对外实现电气信号传输、接收的电连接器规定,环境接口则是LRM上定义的满足外部振动、冲击、冷却、电磁兼容等要求的规定。这是LRM封装内在因素的直观物理表达。作为电子系统独立功能载体的LRM需要满足系统应用平台的安装与拆卸、电子元器件的排布、电气互连与信号传输、环境适应性、功能指标的测试、重量分配与限制等方面的要求。同时,标准化、兼容性及社会技术支持度也给LRM的封装带来了制约性的影响。这些构成了LRM封装形成的外部因素。应该看到的是外部因素、模块封装和内在因素之间的关系不能简单地理解为图1中3个圆面积的嵌套,三者之间是由内向外和由外向内各因素互动约束、叠加和妥协的关系。
4 模块封装的构成LRM封装的物理模型可以用图2所示的示意图来描述。
图2 LRM封装模型Fig.2PackagemodelofLRM
在空间坐标系中,一个典型的LRM需要在X、Y、Z3个轴向的尺寸上定义一个可以支持结构标准化设计的要素。通常,我们是将图2中LRM沿Z轴从D面到C面的尺寸z1和沿X轴从模块后板到模块前板的尺寸x1加以规定,并将z1@x1作为LRM封装的形状因子。然后,在这一封装因子的基础上加入连接器、锁紧装置、插拔装置、模块厚度、导向定位及模块冷却等各个方面的定义,从而以这些外围因子与形状因子的集合构成完整的模块封装规定。这一模块封装思路可用图3来表示。#15#
第3期 程劲嘉:综合因素对模块封装设计的影响总第268期图3 LRM封装思路Fig.3ThewaytopackageimplementationofLRM
模块封装的外围因子中,模块厚度和电连接器的规定是以电子系统对模块功能分类、内部元器件规格、信号数量和类型以及系统软件框架要求为基础的,这两类封装因子是构成LRM结构系列化的原因,而其它封装因子(包括模块的形状因子)则是LRM实现标准化的基础。在最理想的状态下,模块封装中的厚度和电连接器两个因子唯一确定时,电子系统的LRM实现了最高程度的标准化。这种状态的模块化还连带实现了模块化集成安装机架的标准化,最大程度地简化了结构设计,可从产品设计、制造、管理和质量多个方面获得极大的经济效益。
5 封装因子的关联模块封装因子的具体结果是对模块封装各类因素的反映,是由后者约束和决定的。同时,各个封装因子之间又是相互联系而非独立作用的。模块的导向定位、锁紧装置、插拔装置、电连接器的外框结构、模块形状因子和模块厚度形成了模块的机械接口。模块的导向定位由模块导向肋片和定位销来实现,承载模块的机架/机箱提供安装槽、间隙和定位孔。为了简化结构设计、提高定位精度,通常采用模块导向肋片完成初步导向,模块后端电连接器外框上的定位/识别装置完成精确定位的方式,这样就将电连接器和导向定位两个封装因子关联起来。模块的锁紧装置一般采用膨胀性的楔形锁紧条,安装于模块导向肋片上实现模块的紧固安装;而导向肋片同时又提供模块冷却界面的作用;模块后板位置的电连接器与机架/机箱母板连接器的啮合也构成了模块的固定环节。这3个因子之间彼此关联影响,提供了模块的环境接口,满足模块在系统所处外部环境条件下的工作。模块的冷却方式主要有传导、风冷和液冷3种,因模块热耗散功率的不同进行选择。不管采用何种
散热方式,模块内部元器件的热量均要通过相应的热流通路传导至机箱/机架提供的热沉带走。热流通路可以是模块导向肋片、模块壳体散热齿或者是穿透式液冷冷板,而这些都反映在模块厚度因子的规定上。模块在机架/机箱上的插入与拔出需要通过特定的装置来实现,其结构形式多有不同,但设计上尺寸要素需要与连接器的配合尺寸关联。模块封装的形状因子一方面决定于载机平台对机架/机箱[4]的空间、安装和重量的要求,另一方面受到元器件、集成度和工艺水平等社会支持度的制约。前者将形状因子和模块厚度压缩,后者则使其放大。模块封装各个因子之间复杂的关联以及外部因素的限制,使得实现模块封装的完美设计几乎不可能。最终确定模块封装的方式必须是由外部因素为主,各个因子之间配合、妥协的结果。
6 模块封装的设计过程模块封装的设计过程不是简单的封装选用,其步骤如图4所示。
图4 模块封装设计步骤Fig.4Thedesignprocessofpackage
第一,进行系统的需求分析。结合系统架构完成模块分类、模块数量和模块功能需求[3]。电子系统的模块分类是最为重要的环节,反映的是系统总体的设计思路,通常可考虑两种划分方式:一种是以硬件划分为主,在继承已有综合化系统LRU类型设备结构构成的基础上进行模块分类,并完成模块数量统计及功能需求,如图5所示;另一种则是以系统功能划分为主,通过系统软件实现各个模块的调用和组合实现对应功能的集成,如图6所示。两种方式中,前者所依赖的技术成熟,可靠性高,同时比较符合国内的设计习惯和技术能力,后者对软件及模块的通用性设计要求更高。
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