회로 설계와 EMC 설계의 밸런스제7회 평가 회로 · 기판 (1) 평가 기판의 사용 방법

안녕하세요. 로옴의 이나가키입니다.

이번 편에서는, 「평가 회로 · 기판」에 대해 설명하겠습니다. 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)의 동작 및 성능을 실제로 확인하고자 하는 경우에는, 메이커가 제공하는 평가 기판을 사용할 수 있습니다. 제품 사양서 및 어플리케이션 노트에는 해당 측정 회로도, 기판 레이아웃 및 주의 사항 등이 기재되어 있으므로 참조합니다.

사용 방법으로는 전원, 입력 신호, 제어 신호 등을 접속하여, 출력 신호를 오실로스코프 및 스펙트럼 애널라이저 등으로 관측합니다. 먼저, 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)가 원하는 동작을 하는지 확인합니다. 로직 동작 확인에서는 Parallel 제어의 경우 High 신호 (H 전압) 및 Low 신호 (L 전압)를 제어 단자에 인가합니다. Serial 제어의 경우는 별도 데이터 · 제너레이터 등을 구비하여 Serial 제어 신호를 작성한 후 입력합니다. 기본 동작이 확인되면 다음으로 전기적 특성을 확인합니다. 제품 사양서의 주요 항목인 입출력 신호 (대신호) 확인에서, 노이즈 레벨 및 크로스 토크 (미세 신호) 등의 확인까지 필요에 따라 측정합니다.

반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)의 전기적 특성은 메이커가 제공하는 평가 기판으로 측정하는 경우에 최적의 수치를 얻을 수 있습니다. 그리고, 해당 수치가 제품 사양서에 기재되어 있는 수치입니다. 따라서 제품 (세트)에서 원하는 특성을 얻기 위해서는 해당 평가 기판의 측정치 및 제품 사양서의 표준치를 참고하면 됩니다. 평가 기판에서는 전원선 · 접지선의 아트워크 및 입출력 신호선의 아트워크가 모두 이상적으로 작성되어 있습니다. 각 배선의 레이아웃 및 배선 폭, 배선 길이까지 고려되어 있으므로, 제품 (세트)의 기판 작성 시 유용합니다.

또한, 평가 기판에는 기본적으로 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)가 1개만 탑재되어 있으므로, 다양한 조건에서의 전기적 특성을 측정할 수 있습니다. 예를 들어 전원전압을 표준치에서 상하로 변화시킬 경우 (권장 동작전압 범위 내)의 특성 변화, 항온조에서 주위 온도를 고온이나 저온으로 변경했을 경우의 특성 변화 (저온의 경우, 결로로 인한 단자 단락에 주의!), 다른 평가 기판을 여러 개 접속하여 간이 프로토타입 제작에 이용하는 경우 등입니다.

제품 (세트) 기판의 경우, 소형 · 박형 · 경량 · 비용 절감이 요구되므로, 아트워크 (기판 레이아웃)에서도 밀도가 높아집니다. 특히 큰 차이점은 전원선 · 접지선입니다. 평가 기판과 같이 이상적인 배선 · 배치는 어려울 것입니다. 완전 GND에서 불완전 GND가 되는 경우에는 전기적 특성에 차이가 생기므로 주의해야 합니다. 또한, 아날로그계 · 디지털계 · 파워계 등의 접지선 접속 방법에도 테크닉이 필요합니다.

전자 양립성 (EMC)의 경우, 개별적으로 평가 기판의 상태에서 사전에 확인해두는 것이 좋습니다. 제품 (세트) 기판에서의 측정은 전체로서 EMC의 규격 적합 판정이 가능하지만, 부적합인 경우 어떤 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)가 원인인지 조사하는 것이 어렵기 때문입니다. 사전 확인을 통해, 대책 부품이나 대책 회로를 미리 추가할 수 있으므로, 제품 (세트) 기판을 작성한 후 EMC로 인한 수정 작업의 필요성을 배제할 수 있습니다. 번거롭게 느껴질 수도 있지만, 최종적으로는 「EMC 트러블 미연 방지」로 이어지므로, 중요합니다.

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