Kā izveidot PCB projektu ar iegultajiem komponentiem?

PCB ražošana ar uzstādītiem komponentiem: uzstādīto PCB ražošana

Vienkārši — kā izmantot dizaina programmatūru, lai izveidotu PCB ar iebūvētiem komponentiem?

Kas ir iebūvētie PCB komponenti?

Modas uz mazāku, augstas veiktspējas elektronisko ierīču izstrādi prasa vietasparedzīgas печатātās shēmas (PCB) izvietojuma programmatūras risinājumus, kas ievērojami pārsniedz to, ko var nodrošināt standarta virsmas montāžas tehnoloģija (SMT). Šeit ienāk iebūvētie matērmateriāla elementi. Iebūvēto elementu izmantošana nozīmē pretestības, kondensatorus, induktorus vai pat aktīvos integrētos mikroshēmas (IC) un čipsus, kas iebūvēti печатātās shēmas iekšējās kārtās, nevis uz tās virsmas. Šis pieeja ne tikai samazina pamatshēmas fizisko izmēru, bet arī pamatīgi maina to, kā projektētāji pieejas signāla integritātei, siltuma vadībai un augstas blīvuma savienojumu (HDI) projektēšanai.

Uzstādītie pasīvie komponenti, piemēram, pretestības un kondensatori, var tikt uzskatīti par plānās kārtas elementiem vai plakaniem struktūrām PCB slāņu virknē, mainot atšķirīgos SMD komponentus. Piemēram, nevis uzstādot daudz virsmas pretestību vai atdalīšanas kondensatoru, šie komponenti tiek izgatavoti tieši starp vara slāņiem, izmantojot specializētus augstas izturības vai dielektriskos slāņus (piemēram, OhmegaPly vai FaradFlex). Šī kombinācija ievērojami samazina gan parazītiskos efektus, gan montāžas sarežģītību. Uzstādītie induktori un arī vaļējie silīcija čipsi (iekšējo čipu tehnoloģija) var tikt novietoti arī iekšējās PCB dobumos, ļaujot izstrādāt risinājumus, kas prasa augstu jaudas blīvumu, augstāku signāla pārraides ātrumu un samazinātu elektromagnētisko traucējumu (EMI) vai parazītisko kapacitāti.

Pētījums: Vietas taupīšana ar uzstādītajiem komponentiem valkājamajās ierīcēs

Vadošais fitnesa uzraudzības ierīču ražotājs vēlējās plānāku un vieglāku vadības plati, kas varētu ietilpināt lielāku akumulatoru un vēl vairāk sensoru. Ieviešot pretestību tīklus un plakanas iegultās kondensatorus iekšējās kārtās (izmantojot plānās kārtiņas rezistoru alumīnija loksnes un FaradFlex lidmašīnu kondensatorus), signāla stabilitāte uzlabojās, virsmas laukums samazinājās par 40 % un tika izveidota vieta lielākam akumulatoram — visu to panākot, neizplešot vadības plates izmērus. EMI/EMC efektivitāte arī uzlabojās, jo tika uzlabota jaudas sadalīšanas tīkla (PDN) atdalīšana. Šis panākumu stāsts ir pierādījums tam, kā PCB iebūvētie komponenti pārveido miniaturizētās elektroniskās ierīces.

Kāpēc šī stratēģija ir revolucionāra? Ar augsto ātrumu, ierobežotu telpu un daudzslāņu elektronisko ierīču straujo attīstību iegultās dēļa sastāvdaļas palīdz izstrādātājiem saprast neiespējami augstu pārnesešanas blīvumu, optimizēt PCB slāņu struktūru, samazināt parazitāro troksni un nodrošināt ilgtspējīgu signāla uzticamību, pat tad, kad ierīču elementi kļūst arvien mazāki. Iegultās sastāvdaļas ir iespējotājs patiešām augstas blīvuma savienojumiem (HDI), uzlabotiem SiP (sistēma iepakojumā) dizainiem un nākotnes funkcionālajām un augstas frekvences PCB.

Aktīvās pret viegli uzstādāmām sastāvdaļām: pārskats

Mūsdienu iegultās sastāvdaļas PCB var sadalīt divās būtiskās kategorijās: aktīvās iegultās sastāvdaļas, kas apstrādā un regulē elektriskos signālus, un pasīvās sastāvdaļas, kas nodrošina signālu kondicionēšanu, filtrēšanu un enerģijas uzglabāšanu. Abas kategorijas piedāvā atsevišķas telpas taupīšanas iespējas, tomēr to integrācija, funkcijas un ietekme uz ķēdes darbību ir atšķirīgas.

Aktīvās iegultās sastāvdaļas

Enerģiski elementi prasa ārēju enerģijas avotu (parasti līdzstrāvu), lai pārvaldītu, pārslēgtu vai pastiprinātu elektriskos signālus.

Iegulto aktīvo rīku apstākļi:

Tranzistori — atsevišķi vai kā iebūvētu shēmu daļa, kas ļauj veikt loģiskās operācijas, pārslēgšanu vai pastiprināšanu.

Uzstādītas IK (integrētās shēmas) — mikrovaldītāji, FPGA vai atmiņas čipi tieši uzstādīti uz PCB dobumos.

Uzstādīti diodi — signālu pārveidošanai, pielāgošanai vai vadīšanai.

Kāpēc uzstādīt aktīvos elementus?

Īsāki signāla ceļi: vadības elementu novietošana tuvāk I/O kontaktiem samazina transmisijas līniju ietekmi un taktiskās svārstības.

Samazinātas parazītiskās vērtības: bez vadu sistēmām vai lieliem izpildes risinājumiem samazinās parazītiskā induktivitāte/un kapacitāte un uzlabojas signāla stabilitāte.

Uzlabota EMI efektivitāte: minimizēta caurlaidība un labāk kontrolēta neuzņēmība.

Daudz vairāk vietas dēļām HDI maršrutēšanai — novērš traucējumus no komponentu puses.

Pasīvie uzstādītie komponenti

Pasīvie uzstādītie komponenti nepieprasa ārēju barošanu, lai darbotos. Tie īsteno funkcijas, piemēram, atdalīšanu, filtrēšanas sistēmu, priekšnosacījumu izveidi un laika konstantu noteikšanu.

Iegultie pretestības elementi — plānas kārtiņas ar pretestību (piemēram, OhmegaPly, Ticer), kas izstrādātas slodzes/norobežošanas un pievilkšanas/nolaišanas funkcijām.

Uzstādītie kondensatori — plakanie kondensatori, izmantojot produktus, piemēram, FaradFlex vai NanoLam, starp vara plāksnēm, bieži vien PDN atdalīšanai.

Uzstādītie induktori — spirālveida vai līkumainas vara vadu joslas iekšējās kārtās, īpaši signālu filtrēšanai RF vai barošanas shēmās.

7 būtiski priekšrocības, ko nodrošina uzstādīto komponentu attīstība

Iegulto PCB ražošanas elementu iekļaušana sniedz pārveidojošu vērtību mūsdienu elektronisko plākšņu izstrādei patēriņa, medicīniskajā, automobiļu un rūpniecības jomā. Apskatīsim 7 izcilās priekšrocības un to pielietojuma sfēras:

• Vietīgu ietaupījumu un miniaturizāciju: Aizvietojot virkni SMD pretestību un kondensatoru ar iekšējiem, slāņos iegultiem pielāgojumiem, izstrādātāji iegūst būtisku ietekmes samazinājumu — kas ir kritiski svarīgi valkājamajām ierīcēm, IoT, MEMS mikrofoniem un citām ierīcēm.
• Uzlabota signāla pārraides biezuma un HDI (augstas blīvuma integrācijas) tehnoloģija: SMD komponentu noņemšana no virsmas slāņiem ļauj dizaineriem vieglāk pārvaldīt augstas blīvuma integrācijas (HDI) pārbaudes, iepakojot vairāk tīklu, mikrovias un signāllīniju mazās dēlīšos.
• Augstāka signāla stabilitāte: Kopienas atdalīšana, īsākas atgriešanās ceļa līnijas un samazinātas pārraides līniju atzarojumi nodrošina EMI samazināšanu, krusteniskās ietekmes samazināšanu un stabili augsts ātruma darbību — kas ir obligāti DDR, PCIe vai RF dēlīšiem.
• Uzlabota barošanas plūsmas tīkla (PDN) struktūra: Plakanie kondensatori (plaknes kapacitāte) nodrošina zemu impedanci un plašas joslas atdalīšanu, kas ir būtiski, lai ierobežotu sprieguma kritumus un trokšņus ātri pārslēgamo shēmu darbības laikā.
• Lielāka godīguma pakāpe: Pasīvie elementi izvairās no lodēšanas savienojumiem, kas ir galvenais iemesls, kāpēc SMD elementi pārstāj darboties — būtiski lietotām transportlīdzekļu, kosmosa vai smagi ekspluatējamām sistēmām ar termiskām cikliskām slodzēm un vibrācijām.
• Daudz labāka termiskā uzraudzība: Iekšējie pretestības un kondensatori parasti atrodas starp vara plaknēm, ļaujot siltumam efektīvi izplatīties caur plakni vai caur termiskajām caurumām.
• Cenas un veiktspējas attiecība pareizajā kontekstā: Lai gan iepriekšējās izstrādes un sagatavošanas izmaksas ir augstākas, kopējās izmaksas HDI shēmās var samazināties, samazinot komponentu skaitu, BOM sarežģītību un pēcpastādīšanas testēšanu/pārstrādi.

Iegulto elementu pielietojumi: Kāpēc izvēlēties dziļi iegultus montētos elementus?

Lēmums pāriet uz PCB ražošanu/PCB montāžu ar iegultiem elementiem rodas no nežēlīgās vajadzības pēc mazākiem, ātrākiem un uzticamākiem elektroniskajiem ierīcēm šādās pielietojumu jomās:

Mazgabarītiskas, augstas veiktspējas ierīces

Valkājamās digitālās ierīces: fitnesa uzraudzības ierīces, intelektuālie pulksteņi, medicīniskās zīmes.

Klienta preces: Īstie bezvadu austures, gudrie pildspalves, ievilktās mobilās tālrunis.

Augstas jaudas un sprieguma moduļi

Automobiļu digitālie rīki: Jaudas uzraudzības PCB, ADAS komponenti, akumulatora uzraudzības sistēmas, kur nepieciešama kontūras induktivitāte un siltuma pārnese.

Rūpnieciskās sistēmas: Robotika, barošanas līnijas, slodzes vietā veiktās pārveidošanas plates.

RF/mikroviļņu un augsts ātrums digitālie risinājumi

Bezvadu tīkls: Kur izturības kontrole un izkliedētā atdalīšana ievērojami uzlabo signāla integritāti (SI) un elektromagnētisko savietojamību (EMC).

Tīkla ierīces: Maršrutētāji, serveri, IoT malas mezgli ar prasībām pēc informācijas pārraides ātruma (40–100+ Gbps).

Mazseriju/prototipu ražošana

IP aizsardzības stili: Aizsargāt būtiskās elektriskās shēmas, izveidojot čipsus un novēršot apgrieztās konstruēšanas procesus.

Zema apjoma, ātri izgatavojamas sistēmas: Zinātniskas vai kosmosa izpētes sensoru sistēmas ar pielāgotām PDN prasībām.

Montējamās tehnoloģijas PCB ražošanā

Ieguldīšana nav vienota procedūra. Modernā tehnoloģiju kaudze ir atkarīga no komponentu veida, plāksnes prasībām un ražošanas iespējām.

1. Montējamās vienkāršās tehnoloģijas

Plānās/biezās kārtiņas pretestības: Kārtiņas, piemēram, OhmegaPly vai Ticer, tiek laminētas un īpaši gravētas augstas precizitātes plānām kārtiņām. Biezas kārtiņas tiek uzklātas ar ekranu drukas metodi, lai nodrošinātu lielāku strāvu/izturību.

Plakanie kondensatori: Dielektriskās kārtiņas (piemēram, FaradFlex vai Panasonic MEGTRON) novietotas starp vara plaknēm, lai iegūtu izkliedētu, zemu ESR atdalīšanu — ideāli augsta ātruma PDN.

Spirālveida/meandriem veidotie montējamie induktori: Lasera veidotās vara vadītāju kontūras kodola vai priekšimpregnētā slāņa iekšienē RF filtrēšanas sistēmām un barošanas plāniem.

2. Montējamās aktīvās tehnoloģijas

Montēts kristāls: Neapstrādāti silīcija čipsi, kas ievietoti PCB dobumos, savienoti ar vadiem vai pārklāti ar flip-chip metodi, pēc tam pārklāti un izlīdzināti.

Sistēma iepakojumā (SiP) ar uzstādītām aktīvām un pasīvām sastāvdaļām: sarežģīti moduļi (piemēram, Bluetooth SoC), kas satur vairākus neiekapsulētus čipus un iebūvētus RC komponentus ļoti plānās HDI slāņu struktūrās.

Svarīgākās tehnoloģijas slāņu struktūrā:

Zobu iznīcināšana PCB, iegultie čipi

Aklās / apglabātās caurumiņas, mikrocaurumiņas piekļuvei

Secīga laminēšana sarežģītām daudzslāņu konstrukcijām

Produktā pārklāta vara (RCC), ABF dielektriķi ļoti smalkai solim

PCB projektēšana ar uzstādītām pasīvajām sastāvdaļām: 5 labākās prakses

Kondensatori, pretestības un reizēm arī induktori PCB slāņu struktūrā prasa jaunus pieejas veidus dizaina, komponentu izvēlei un ražošanas viegluma nodrošināšanai (DFM). Ņemiet vērā šos būtiskākos ideālos risinājumus:

• Izvēlieties laminātus ar stabili dielektrisko konstanti (Dk) un zemu zudumu koeficientu (Df): izvēlieties prepreg, ABF vai PTFE pamatnes ar precīzi kontrolētu dielektrisko konstanti (Dk, parasti 3,0–3,8) un ļoti zemu zudumu koeficientu (Df), lai nodrošinātu stabila kapacitāte un kontrolētu pretestību.
• Piešķirt speciālas iekšējās slāņa daļas: Rezervēt noteiktus slāņus vai slāņu daļas kā "logus" pasīvajiem komponentiem un saglabāt lielu varu daudzumu šo logu apkārtnē, lai nodrošinātu strāvas piegādi vai siltuma izvadi.
• Vienmērīga pretestība augsta ātruma izvietojumos: Uzstādot RC komponentus, jāsaglabā līdzsvaroti slāņu komplekti un stingra dielektriskās blīvuma kontrole (parasti 5–10 mils), lai nodrošinātu nepārtrauktas atgriešanās shēmas un visām signāllīnijām atbilstošu impedanci.
• Iekļaut termiskās caurumvietas ap uzstādītajām sastāvdaļām: Augstas blīvuma savienojumu (HDI) un jaudas plates parasti prasa rūpīgu termisko pārvaldību. Iegultie kondensatori un pretestības, īpaši augstākās jaudas blīvuma apstākļos, darbojas kā siltuma avoti PCB slāņu struktūrā. Lai novērstu vietējos karstum punktus vai atdalīšanos, visefektīvākā metode ir šīs sastāvdaļas apkārt iekļaut termiskās caurumvietas — mazas slāņotās caurules, kas savieno siltumu radošo vietu ar iekšējām vai ārējām vara plaknēm. Tas izveido tiešu ceļu siltumam izplatīties pa visu plati, izmantojot vara augsto termisko vadītspēju, lai saglabātu struktūras integritāti. Jutīgām analogām vai RF shēmām izmantojiet izvēles iespējas un vara komponentus, lai samazinātu virsmas temperatūras pieaugumu un saglabātu signāla integritāti.
• Apdomāt pretestības alternatīvu un slāņu nobīdi

Īpaši tie, kas izgatavoti no plānās kārtas produktiem (piemēram, OhmegaPly) vai biezas kārtas krāsām, ražošanas laikā var nodrošināt precīzāku vai mazāk precīzu pretestību salīdzinājumā ar līdzvērtīgiem SMD komponentiem. Šo ietekmējošie faktori ir:

Ētšana/lāzera regulēšanas precizitāte

Biezas/plānās kārtas krāsas cirkulācija

Slāņu nobīde (kad viena slāņa zīmējums atbilst citam slānim, parasti 25–50 mikronu robežās).

Dielēktriķa sarukšana vai izplešanās laminēšanas laikā.

Iegulto pretestības un kapacitātes komponentu izvēle un integrācija

Piemērotās PCB shēmas ar iegultajiem komponentiem izvēle jūsu lietojumprogrammai nozīmē gan veiktspējas, gan ražojamības izpratni.

4 triki: domājiet par uzstādīšanas pretestības formātu

• Pretestība un pretestības izvēle: atgrūdošs viegls alumīnija folijas vai krāsas slānis ar piemērotu lapas pretestību (ohmos kvadrātā). Aprēķiniet R, izmantojot ģeometriju: R = ( ρ × L)/ (W ×T), kur ρ ir pretestība, L = izmērs, W = platums, T = blīvums. Ideja: plāni un plaši pretestības elementi pēc laminēšanas ir daudz vieglāk pielāgot.
• Jaudas izkliede un esošā jauda Augstas jaudas vai augstas pretestības rezistori siltumu izkliedē labāk, ja tie ir ievietoti starp lieliem vara plāksnēm un tuvu caurumiem. Izmantojiet jaudas formulu: P = I ² × R un pārbaudiet folijas jaudas samazināšanas grafikus no OhmegaPly vai Ticer.
• Temperatūras koeficients pretestībai (TCR) RF, analogajām un sensoru shēmām nepieciešams zems TCR (< 100 ppm/ ° C), lai nodrošinātu stabila darbība temperatūras svārstību laikā.

Uzstādītie kondensatori: 4 padomi

Produkta alternatīva: izmantojiet augsti stabili, zemu Dk un zemu zudumu produktus, piemēram, FaradFlex vai Panasonic Megtron iebūvētajām kapacitātes kārtām.

Novietošana: Plakanās kondensatoru ierīces tiek uzstādītas tieši zem augsta ātruma integrētajām shēmām, lai nodrošinātu maksimālu atdalīšanu un kārtīgu barošanas aprites tīklu.

Kondensatora kapacitāte, kas ir vērta kontroles: Mainiet dielektriskās blīvuma un plākšņu novietojuma parametrus, lai "nokonfigurētu" iebūvēto kapacitāti PDN efektivitātes un EMI samazināšanas nolūkos.

Spriegums un uzticamība: Izmēģiniet optimālo darba spriegumu un Df (izkliedes koeficientu), lai nodrošinātu uzticamību mainīgās lietojumprogrammās.

Atdalīšana un parazitāro efektu kontrole

Ieviesiet daudzslāņu, izkliedētu atdalīšanas metodi.

Iebūvētie kondensatori zem vai tuvu BGA kājiņu izvietojumiem.

Izmantojiet vairākus izkliedētus kapacitātes līmeņus, lai samazinātu PDN pretestību aptuveni vairākos GHz diapazonā.

Izmantojiet slēpto kapacitāti, lai samazinātu augstas frekvences troksni un novērstu sprieguma kritumu straujas pārslēgšanās laikā.

Projektēšanas aspekti, ko ņemt vērā dziļi miniaturizētu PCB projektēšanā

Miniaturizētu PCB projektēšana ar iebūvētajām sastāvdaļām prasa disciplinētu pieeju slāņu virknei, projektēšanai un DFM.

Produkta opcija: Izvēlieties zemu Dk un zemu Df materiālus (piemēram, Panasonic Megtron, Isola I-Speed, Rogers), lai nodrošinātu drošu pretestību un kontrolētu EMI — tas ir nepieciešams RF un augstas ātruma signāliem.

PCB slāņu struktūras sagatavošana: Labi balansētas slāņu struktūras minimizē izliekšanos; izmantojiet tehniskās loga kārtas pasīvajiem komponentiem un uzturiet zemes/reference plaknes tuvu signāla kārtām, lai nodrošinātu atgriezeniskā ceļa integritāti.

Vadītspējas kontrole: Nosakiet mikrojoslu/striplīnu vadītspēju, ņemot vērā pasīvos komponentus. Vara biezums, dielektriskā blīvums un rezinbagātās zonas ap pasīvajiem komponentiem ietekmē pārnēsāšanas līniju īpašības.

Siltuma ceļi: Izmantojiet siltumvadītspējīgus materiālus un vara virsmas ap iegultajiem komponentiem, lai uzlabotu siltuma izvadi (īpaši jaudas pretestībām vai augstas strāvas plaknēm).

DRC/DFM pārbaudes: Sazinieties ar savu PCB ražotāju par ražošanas noteikumiem — minimālais pretestības/induktors lielums, attālumi, atstatumi līdz blakusesošajām funkcijām un zīmējumu novietojuma ierobežojumi.

AOI/X-staru/ICT novērtēšanas elementi: Sagatavoties ieguldīto pasīvo vai aktīvo komponentu pārbaudei, izmantojot rentgenstarus vai integrētās pārbaudes plāksnes, lai noteiktu agrīnas kļūdas pirms montāžas.

Kā tieši iegulda komponentus PCB slāņos?

Ieguldīšanas process ietver sarežģītu priekšmeta zinātnisku izpēti un precīzu ražošanu. Zemāk ir soli pa solim apraksts:

• Noteikt ieguldīšanas slāņus: Noteikt iekšējos PCB slāņus, kur tiks novietoti pretestības, kondensatori, induktori vai pasīvie komponenti — parasti saukti par "loga slāņiem".

• Musteres vai apgabala komponenti:

Pasīvie komponenti: Izmantot aizsargplēves foliju vai dielektrisko materiālu, pēc tam izmantot fotolitogrāfiju vai tiešo lāzera attēlošanu (LDI), lai definētu formas.

Aktīvie komponenti: Novietot neaizsargātus pusvadītāju čipsus ierīču izveidotās dobumos vai caurumainajos maisiņos, savienot ar vadītājiem vai bumbiņām.

• Secīgā laminēšana: Slāņu paketes tiek veidotas pakāpeniski, izmantojot prepreg izolāciju un vara pārklājumu. Katrs laminēšanas cikls pievieno papildu funkcionalitāti (piemēram, mikrocaurumi, slēptie vai iegultie caurumi).
• Lāzera urbšana/mehāniskā maršrutēšana: Mikroviāmu vai slēpto/apglabāto viāmu izveide, lai pievienotu iegultās sastāvdaļas ārējām kārtām vai blakusesošajiem signāliem.
• Plānošana: Iegultajam čipam produktu aizpildīšana un plānošana (piemēram, CMP — ķīmiski-mehāniskā polēšana) nodrošina līdzenu virsmu.
• Ārējo kārtu izveide: Ietver paliekošās shēmu kārtas, SMD pieslēgumus un zīmogu drukāšanu.
• Pārbaude: AOI, rentgena pārbaude un dažreiz ķēdes iekšējā pārbaude (ICT) tiek izmantota, jo vizuālā pieeja nejauši radušies īpašībām ir ierobežota.

PCB montāžas daļas ražošanas process

Apskatīsim galvenos PCB ražošanas posmus ar iegultajām sastāvdaļām.

Kārtu sakārtojuma izstrāde: Norādīt kārtas iegultajām aktīvajām/pasīvajām sastāvdaļām, tostarp logu/dobumu dizainu čipam.

Pretestības/dielektriskās kārtas uzklāšana: Materiālu (piemēram, OhmegaPly, Ticer, FaradFlex) izmantošana laminēšanas vai sita drukāšanas ceļā.

Raksta veidošana un ķīmiskā izēšana: Pasīvo elementu veidošana ar LDI, fotolitogrāfiju vai lāzera abrāziju augstas precizitātes nodrošināšanai.

Dozīšana un frēzēšana: Iegrimstošām vai induktīvām caurulēm CNC frēzēšana vai lāzera vadība veido specifiskas dobumu vietnes.

Viegla komponentu novietošana un pievienojumi: Ievietot matricu ar pirkšanas un novietošanas iekārtu, savienot ar vadošo epoksīdu vai lodēt, un integrētajiem shēmām — izmantot vadu savienošanu vai uzpildes metodi.

Secīgā laminēšana: Pilnībā laminēt kaudzes, nodrošinot precīzu novietojumu (reģistrāciju). Katrā ciklā var iekļaut papildu elementus, piemēram, mikrocaurumus vai slēptos caurumus HDI shēmām.

Plakanošana un virsmas sagatavošana: Aizpildīt dobumus ar rezinu un polirēt tos līdz gludai virsmai turpmākai laminēšanai.

Caurumu veidošana un attīstība: Mikrocaurumi un slēptie/caur caurumi, izmantojot urbšanu vai lāzera urbšanu ļoti precīziem komponentiem.

Pēdējā virsmas slāņa apstrāde: Iekļaut augšējā slāņa shēmas, lodēšanas masku un citus elementus.

Novērtēšana un izvērtēšana: Izmantot AOI, lidojošo probu, rentgenstarus ‐un, dažos gadījumos, ICT, ņemot vērā to, ka tieša elektriska piekļuve un vizuāla pārbaude iegultajiem elementiem ir ierobežota.

UL/IPC atbilstība: Pārbaudīt plates atbilstību IPC-6012/IPC-7092 standartiem pasīvajām sastāvdaļām, veikt visas DRC/DFM pārbaudes un nodrošināt dokumentāciju izsekojamībai.

SMT un iegulto risinājumu salīdzinājums

Pastāvīgā PCB dizaina attīstība liek dizaineriem un produktu komandām izvēlēties starp standarta SMT (virsmas montāžas tehnoloģiju) un nākamās paaudzes PCB iegultajām sastāvdaļām. Abiem risinājumiem ir savas lietošanas vietas, īpaši, kad ierīču blīvums pieaug, tomēr to priekšrocības un trūkumi attiecībā uz dizaina detaļām, izmaksām, ražošanas iespējamību un elektrisko veiktspēju jānovērtē rūpīgi.

SMT sastāvdaļas: priekšrocības un trūkumi

SMT priekšrocības:

Vienkāršība un universālums: SMT ir vispasaules līmenī atbalstīta gan PCB ražotnēs, gan montāžas līnijās.

Viegla remontējamība/pārstrāde: lodējuma savienojumus un sastāvdaļas var viegli pārbaudīt, nomainīt vai atkārtoti lodēt.

Ātra prototipēšana un ieviešana: Ātrs ceļš līdz tirgum pamata BOM un izstrādes plātēm.

Plaša ekosistēma: Liels klāsts unikālu pasīvo, aktīvo un sarežģītu sastāvdaļu.

Negatīvie SMT aspekti:

Plāksnes būvniecības ievade: SMD pretestības, kondensatori un induktori aizņem noderīgo platību, samazinot HDI un telpas taupīšanas PCB dizaina norādījumu alternatīvas.

Robežvērtīga vadu biezuma regulēšana: Lieli SMD komponenti ierobežo vadu novietošanu un caurumu izvietojumu.

Lielākas parazītiskās vērtības: Papildu vadu induktivitāte un kontaktlaukuma kapacitāte var pasliktināt augstas ātruma vai RF efektivitāti.

Uzticamības riski: Piedēkļu savienojumi ir pakļauti izsmelšanai, rezonansē un CTE (termiskās izplešanās koeficienta) neatbilstībai.

Iebūvēto komponentu priekšrocības un trūkumi:

Iebūvēto komponentu priekšrocības PCB izkārtojumā:

Galīgās platības izmaksu taupīšana: Pasīvo un aktīvo komponentu iebūvēšana atbrīvo virsmas laukumu papildu slāņiem, HDI funkcijām vai termiskajām risinājumu iespējām.

Augstāka stabilitāte: SMD savienojumu noņemšana novērš būtisku atteices avotu, palielinot ierīces izturību un misijas kritiskās uzticamības līmeni.

Augstāka signāla patiesība: kondensatori nodrošina izkliedētu atdalīšanu ar ierobežotu parazitāro induktivitāti, kas piemērots PDN trokšņa samazināšanai.

Uzlabota jaudas biezuma veidošana: pretestības un induktori maksimāli izmanto tehniskās platības un esošos procesus, samazinot sprieguma zudumus un pašsasilšanu.

IP drošība un aizsardzība: iegrovtie čipi un pasīvie komponenti ir grūtāk atgriezt projektēšanā vai manipulēt.

Uzmontēto komponentu trūkumi:

Palielināta ražošanas sarežģītība: secīgā laminēšana, precīza novietošana un zobiem līdzīgi procesi palielina laiku un izmaksas dēļu izgatavošanai.

Grūti remontēt vai modificēt: vienreiz iegrovti komponenti nav pieejami parastajiem pārstrādes vai vietējās remonta pakalpojumiem.

Atgriešanas un pārbaudes grūtības: defekti var būt grūtāk noteicami un novērstami, parasti nepieciešami AOI, rentgena vai augstākas klases elektriskie pārbaudes paņēmieni.

Produkta savietojamība: Piemērotu laminātu izvēle (zemāks Dk/Df, TCR utt.) ir daudz svarīgāka, īpaši RF vai augsta ātruma vienkāršiem iegultajiem PCB izkārtojumiem.

Bieži uzdotie jautājumi

Noderīga bieži uzdotu jautājumu sadaļa palīdz jūsu klientiem labāk saprast sarežģītus iegultos PCB izkārtojumus. Zemāk ir atbildes uz visbiežāk uzdotajiem izkārtojuma, tehnoloģiju un ražošanas jautājumiem.

J1: Kas ir iegulti PCB komponenti un pasīvie elementi?

A: Iegulti dēļa komponenti ir elektroniskās ierīces (pasīvas vai aktīvas), kas iekļautas PCB iekšējās kārtās, nevis uzstādītas virsmā. Pasīvie elementi parasti ietver pretestības, kondensatorus un bieži arī induktorus, kurus atpazīst, veidojot īpašus raksturus, piemēram, OhmegaPly, Ticer barjeras vai plakanus kapacitātes kārtus laminātu kārtu komplektā.

J2: Kad man vajadzētu izvēlēties iegultos komponentus vietā SMT?

A: Izvēlieties iegultos elementus, ja jūsu dizainam nepieciešama augsta maršrutēšanas blīvuma pakāpe, miniaturizācija, uzlabotas EMI/EMC īpašības, stingrākas uzticamības prasības vai daudz labāka PDN atdalīšana. Tie ir īpaši lietderīgi HDI, RF, enerģijas, valkājamās, klīniskās un kosmosa elektronikas ierīcēs – kur katrs kvadrātmilimetrs ir būtisks.

J3: Kā tieši pasīvie komponenti samazina parazītiskās vērtības un uzlabo signāla integritāti?

A: Iebūvētie pretestības un kondensatoru elementi patiešām ir labāki signāla un barošanas shēmām, jo samazina parazītisko induktivitāti/un kapacitāti (ESL, ESR) un transmisijas līniju efektus. Piemēram, iegultie plakanie kondensatori nodrošina virsmu un ultra zemu impedanci atdalīšanai, garantējot stabila barošanas līniju darbību un mazāku maiņstrāvas troksni.

J4: Kuri lamināti (Dk/Df) ir vispiemērotākie iegultajiem komponentiem?

A: Vislabākās produktu kvalitātes nodrošina vienmērīgi regulēts dielektriskās konstantes (Dk) un samazināts dispersijas koeficients (Df), piemēram, Panasonic Megtron, Isola I-Speed/FR408HR un RF pielietojumiem paredzēti PTFE pamatnes materiāli. Tie garantē drošu un stabili darbību gan iebūvētajiem rezistoriem, gan kondensatoriem visā ražošanas procesā un temperatūras svārstību diapazonā.

J5: Kā tieši aprēķināt iebūvētā rezistora izmērus manā PCB?

A: Izmanto ģeometriju un lapas pretestību: [R = \ frac] Kur ρ ir pretestības blīvums ( ω · cm vai ω / kvadrātcentimetrs), L ir garums, W ir platums un T ir biezums. Veic pielāgojumus un pēc tam sazinies ar savu ražotāju, lai iegūtu galīgos ražošanai piemērotos izmērus un pieļaujamās novirzes.