Gömülü bileşenli bir PCB nasıl tasarlanır?

Yerleştirilmiş Bileşenlerle PCB Üretimi: Yerleştirilmiş PCB Üretimi

Gömülü bileşenli bir PCB'yi tasarlamak için kullanılan yazılımlar nelerdir?

Gömülü PCB Bileşenleri Nelerdir?

Küçük boyutlu, yüksek performanslı elektronik cihazlara yönelik trend, standart yüzey montajı (SMT) teknolojisinin sunduğundan çok daha ileri düzeyde alan tasarrufu sağlayan PCB yerleşim yazılımı yaklaşımlarını gerektirir. İşte burada gömülü anakart bileşenleri devreye girer. Gömülü bileşenlerle tasarım, dirençler, kapasitörler, bobinler ya da hatta enerjilendirilmiş entegre devreler (IC'ler) ve yongalar gibi bileşenlerin anakartın yüzeyine değil, iç katmanlarına yerleştirilmesini içerir. Bu yaklaşım yalnızca temel anakart alanını azaltmakla kalmaz; aynı zamanda sinyal bütünlüğü, ısı yönetimi ve yüksek yoğunluklu bağlantı (HDI) tasarımı konularında mühendislerin yaklaşımını kökten değiştirir.

Yerleştirilmiş pasif bileşenler, örneğin dirençler ve kapasitörler, PCB katman yapısı içinde ince film elemanlar veya düzlemsel yapılar olarak anlaşılabilir; bu, ayrı SMD parçalarını değiştirir. Örneğin, birçok yüzey montajlı direnç veya bypass kapasitör yerleştirmek yerine, bu bileşenler bakır katmanlar arasında özel dirençli veya dielektrik filmler (OhmegaPly veya FaradFlex gibi) kullanılarak doğrudan üretilir. Bu birleşim, parazitik etkileri ve kurulum karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır. Yerleştirilmiş indüktörler ve ayrıca çipsiz silikon die'ler (gömülü die teknolojisi), iç katman boşluklarına da yerleştirilebilir; bu da yüksek güç yoğunluğu, daha yüksek sinyal veri aktarımı ve azaltılmış elektromanyetik gürültü (EMI) veya parazitik kapasitans gerektiren tasarımlara olanak tanır.

Çalışma: Giyilebilir cihazlarda yerleştirilmiş parçalar ile alan tasarrufu

Önde gelen bir fitness takip cihazı üreticisi, daha büyük bir pil ve daha fazla algılayıcı cihazını barındırabilen, daha ince ve hafif bir kontrol kartı istedi. Direnç ağları ve iç katmanlara gömülü düzlemsel kapasitörler (ince film dirençli alüminyum folyoları ve FaradFlex uçak kapasitansı öğesi kullanılarak) benimsenerek sinyal kararlılığı artırıldı, yüzey alanı karmaşası %40 azaltıldı ve daha büyük bir pil için yer oluşturuldu—bunların hepsi kartın yerleşim alanını artırmadan gerçekleştirildi. Alan tabanlı PDN şebeke ayrıştırması sayesinde EMI/EMC verimliliği de ayrıca geliştirildi. Bu başarı öyküsü, baskılı devre kartlarına (PCB) entegre edilen bileşenlerin nasıl miniyatür elektronik cihazları dönüştürdüğünün bir kanıtıdır.

Neden bu strateji oyunu değiştiriyor? Yüksek hızda, sınırlı alanda ve çok katmanlı elektronik cihazların hızlı gelişimiyle birlikte, gömülü kart bileşenleri geliştiricilerin eşsiz aktarım yoğunluğunu anlamalarına, PCB katmanlarını optimize etmelerine, parazitik gürültüyü azaltmalarına ve aynı zamanda cihaz boyutlarının küçüldüğü durumda dayanıklı sinyal bütünlüğünü garanti etmelerine yardımcı olur. Bileşenler, gerçekten yüksek yoğunluklu bağlantılar (HDI), gelişmiş SiP (sistem-paket-içinde) tasarımları ve işlevsel ve yüksek frekanslı PCB'lerin geleceği için birer etkinleştirici unsur oluşturur.

Enerjilendirilmiş vs Kolay Kurulumlu Parçalar Tarzı: Genel Bakış

Modern gömülü bileşenli PCB'ler iki temel kategoriye ayrılabilir: elektriksel sinyalleri işleyen ve kontrol eden aktif gömülü araçlar ile sinyal koşullandırma, filtreleme sistemi ve enerji depolama gibi işlevleri yerine getiren pasifler. Her iki sınıf da farklı alan tasarrufu seçenekleri sunar; ancak entegrasyonları, işlevleri ve devre davranışları üzerindeki etkileri belirgin şekilde ayrılır.

Aktif Gömülü Bileşenler

Enerjili parçalar, elektriksel sinyalleri yönetmek, anahtarlama yapmak veya güçlendirmek için dış enerji girdisi gerektirir (genellikle DC güç).

Gömülü aktif araçların koşulları:

Transistörler— Mantık işlemi, anahtarlama veya yükseltme amacıyla ayrı olarak ya da entegre devrelerin bir parçası olarak kullanılır.

Yerleştirilmiş entegre devreler (IC'ler)— Mikrodenetleyiciler, FPGA'lar veya bellek çipleri doğrudan PCB oyuklarına yerleştirilir.

Yerleştirilmiş diyotlar— Düzeltme, ayarlama veya sinyal yönlendirme amacıyla kullanılır.

Neden aktif bileşenler kurulur?

Daha kısa sinyal yolları: Kontrol elemanlarının giriş/çıkış (I/O) bağlantı noktalarına daha yakın yerleştirilmesi, iletim hattı etkilerini ve saat sapmasını azaltır.

Azaltılmış parazitik etkiler: Kurulumda uç çerçeve yapıları veya büyük boyutlu yöntemler kullanılmadığından, parazitik endüktans/kapasite düşer ve sinyal kararlılığı artar.

Geliştirilmiş EMI verimliliği: Sızıntı alanı en aza indirilir ve elektromanyetik bağışıklık daha iyi kontrol edilir.

HDI yönlendirme için çok daha fazla kart alanı— Bileşen yüzünden oluşan engeller ortadan kalkar.

Pasif Monteli Parçalar

Monte edilen pasif parçaların çalışması için dış güç kaynağına ihtiyaç yoktur. Bunlar, ayrıştırma, filtreleme sistemi, önyargılama ve zaman sabitleri oluşturma gibi özelliklerin uygulanmasını sağlar.

Gömülü dirençler-- Yük/sonlandırma ve çekme-yukarı/çekme-aşağı özellikleri için geliştirilen ince-film itici katmanlar (örneğin OhmegaPly, Ticer).

Kurulum kapasitörleri-- PDN ayrıştırması amacıyla genellikle bakır düzlemler arasında FaradFlex veya NanoLam gibi ürünlerle sağlanan düzlemsel kapasite.

Monte edilen bobinler-- RF veya güç tasarımlarında sinyal filtrelemesi için özellikle iç katmanlarda spiral veya kıvrımlı bakır izler.

monteli Parçalar Gelişiminin 7 Önemli Avantajı

Entegre PCB üretim unsurlarının dahil edilmesi, tüketici, tıbbi, otomotiv ve endüstriyel alanlardaki modern devre kartları için dönüştürücü değer sağlar. Şimdi bu 7 olağanüstü avantajı ve her birinin hangi alanlarda öne çıktığını inceleyelim:

• Yer Tasarrufu ve Küçültme: SMD dirençlerinin ve kapasitörlerinin yerini iç katmanlara gömülü eşleşmelerin almasıyla geliştiriciler önemli ölçüde etki azalması elde eder—bu, giyilebilir cihazlar, IoT, MEMS mikrofonlar ve diğer uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
• Gönderim Kalınlığında İyileşme ve HDI: Yüzey katmanlarından SMD'lerin kaldırılması, tasarımcıların yüksek yoğunluklu bağlantı (HDI) testlerini kolayca yönetmesine olanak tanır ve küçük kartlara daha fazla devre, mikrovia ve sinyal hattı yerleştirilmesini sağlar.
• Üstün Sinyal Kararlılığı: Ortak decoupling (ayrıştırma), daha kısa geri dönüş yolları ve azaltılmış iletim hattı sapmaları, EMI'nin azalmasına, krosstalk'ın düşmesine ve yüksek hızlı işlemlerin kararlı kalmasına yol açar—bu, DDR, PCIe veya RF kartları için zorunludur.
• Geliştirilmiş Güç Dağıtım Ağı (PDN): Düzlemsel kapasitörler (düzlem kapasitansı), düşük empedanslı ve geniş bantlı ayrıştırma sağlar; bu da hızlı anahtarlama devrelerinde voltaj düşmelerini ve gürültüyü bastırmak için hayati öneme sahiptir.
• Daha Yüksek Dürüstlük: Pasif bileşenler, SMD'ler için çalışmayı durduran en önemli faktör olan lehim bağlantılarını atlar—termal döngü ve titreşim içeren kamyon, havacılık veya zorlu ortamlar için hayati öneme sahiptir.
• Çok Daha İyi Isıl İzleme: İç dirençler ve kapasitörler genellikle bakır katmanlar arasında 'sandviç' şeklinde yer alır; bu da ısıyı düzlem içinden veya termal viya yoluyla verimli bir şekilde yayılmasını sağlar.
• Doğru Bağlamda Fiyat–Performans Oranı: İleri düzey NRE ve hazırlık maliyetleri daha yüksek olsa da, HDI düzenleri için bileşen sorunlarının azaltılması, BOM karmaşıklığının düşürülmesi ve montaj sonrası test/revizyon ihtiyacının azaltılması sayesinde toplam maliyet düşebilir.

Gömülü teknolojinin uygulama alanları: Neden derinlemesine gömülü bileşenler seçilmelidir?

Baskılı Devre Kartı (PCB) üretimi/PCB montajı sürecine gömülü bileşenlerin entegre edilmesi yönünde yapılan geçiş kararı, aşağıdaki uygulama alanlarında daha küçük, daha hızlı ve daha güvenilir elektronik sistemlere yönelik acil ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır:

Küçük Boyutlu, Yüksek Performanslı Cihazlar

Giyebilir dijital cihazlar: Sağlık takip cihazları, akıllı saatler, tıbbi rozetler.

Müşteri ürünleri: Orijinal kablosuz kulaklıklar, akıllı kalemler, geri çekilebilir telefonlar.

Yüksek Mevcut ve Güç Modülleri

Otomotiv dijital araçları: Gücü izleme amaçlı PCB'ler, ADAS bileşenleri, döngü endüktansı ve termal transferin gerekli olduğu pil izleme sistemleri.

Endüstriyel sistemler: Robotik, güç kaynağı hatları, yük noktasında dönüştürme panoları.

RF/Mikrodalga ve Yüksek Hızlı Dijital Çözümler

Kablosuz altyapı: EMG ve SI performansını önemli ölçüde artıran bağışıklık kontrolü ve yayılmış dekuplaj.

Ağ cihazları: Yönlendiriciler, sunucular, bilgi hızları gereken IoT kenar düğümleri (40–100+ Gbps).

Küçük Parti/Prototip Üretimleri

IP koruma stilleri: Tipleri yerleştirerek ve ters mühendislik yapmayı engelleyerek temel elektrik tesisatını koruma.

Düşük hacimli, hızlı üretim: Özel PDN gereksinimleri olan bilimsel veya havacılık sensör sistemleri.

PCB üretiminde kullanılan monte teknolojilerin türleri

Gömme işlemi tek bir boyutun herkese uygun olduğu bir süreç değildir. Modern teknoloji yığını, bileşen türüne, kart gereksinimlerine ve üretim kapasitesine bağlıdır.

1. Monte Basit Teknolojiler

İnce/Kalın Film Dirençleri: OhmegaPly veya Ticer gibi filmler, yüksek hassasiyetli ince film dirençleri için laminasyon ve özel olarak kazıma işlemine tabi tutulur. Kalın film mürekkepleri, daha yüksek akım/ dayanıklılık için fırça ile basılır.

Düzlemsel Kapasitörler: Dağıtılmış, düşük ESR gerilim dağıtım ağı (PDN) için uygun olan bakır düzlemler arasında dielektrik tabakalar (örneğin FaradFlex, Panasonic'ın MEGTRON'u) yerleştirilir.

Spiral/ Dalgalı Monte Endüktanslar: RF filtreleme sistemleri ve güç planlaması için çekirdek veya prepreg katmanları içinde lazerle desenlenen bakır izler.

2. Monte Aktif Teknolojiler

Monte Yarı İletken Çipi: PCB oyuklarına yerleştirilen, tel bağlamalı veya ters çip bağlantılı saf silikon çipler; daha sonra kaplanır ve düzleştirilir.

Monte Edilen Aktif ve Pasif Elemanlarla Paket İçinde Sistem (SiP): Çok sayıda çip ve entegre RC parçaları içeren karmaşık modüller (örneğin Bluetooth SoC'leri), ultra ince HDI katman yapılarında yer alır.

Katman Yapısında İlgili Teknolojiler:

Diş çürüğü PCB'leri, gömülü çipler

Erişim için kör/gömülü viyalar, mikroviyalar

Karmaşık çok katmanlı yapılar için ardışık laminasyon

Ürün kaplamalı bakır (RCC), ultra ince hat aralığı için ABF dielektrikler

Yerleştirilmiş Pasif Elemanlarla PCB Tasarımı: 5 En İyi Uygulama

Bir PCB'nin katman yapısında yer alan kondansatörler, dirençler ve bazen bobinler, tasarım, bileşen seçimi ve üretim kolaylığı (DFM) açısından yeni yaklaşımlar gerektirir. Bu önemli ideal stratejileri göz önünde bulundurun:

• Güvenilir Dk ve Düşük Df Değerine Sahip Laminatlar Seçin: Sabit kapasitans ve kontrol edilen direnç için sıkıca yönetilen dielektrik sabiti (Dk, genellikle 3,0–3,8 arası) ve çok düşük kayıp teğeti (Df) değerine sahip prepreg, ABF veya PTFE alt tabakaları seçin.
• Özel İç Katmanları Ayırmak: Pasif bileşenler için "pencereler" olarak belirli katmanları veya katman bölümlerini ayırın ve bu pencereler etrafında akım taşıma veya ısı dağıtımını sağlamak amacıyla bol miktarda bakır bırakın.
• Yüksek Hızlı Düzenlemelerde Üniform Direnç: RC bileşenleri yerleştirilirken, dengeli katman yığınlarını koruyun ve dielektrik yoğunluğunu (genellikle 5–10 mil) sıkı bir şekilde kontrol edin; böylece tüm sinyal hatları için kesintisiz geri dönüş yolları sağlanır ve empedans eşleşmesi sağlanır.
• Yerleştirilen Bileşenler Etrafına Isı Kanalları Dahil Edin: Yüksek yoğunluklu bağlantı (HDI) ve güç kartları genellikle dikkatli ısı yönetimi gerektirir. Gömülü kapasitörler ve dirençler, özellikle daha yüksek güç yoğunluklarında, PCB katmanlar yığını içinde ısınan kaynaklar olarak işlev görür. Yerel sıcak noktaları veya katman ayrılmasını önlemek için bu bileşenleri çevreleyecek şekilde ısı kanalları yerleştirmek en iyi yöntemdir — bu kanallar, ısı üreten bölgeyi iç veya dış bakır düzlemlerine bağlayan küçük, katmanlı açıklıklardır. Bu, ısıyı kart boyunca yaymak için doğrudan bir yol oluşturur ve bakırın yüksek ısı iletim özelliğinden yararlanarak yapısal bütünlüğü korur. Hassas analog veya RF devreleri için seçimler ve bakır bileşenleri kullanarak yüzey sıcaklık artışlarını azaltın ve sinyal bütünlüğünü koruyun.
• Direnç Alternatifini ve Katman Kaymasını Dikkate Alın

Özellikle ince film ürünleri (örneğin OhmegaPly) veya kalın film mürekkepleriyle üretilenler, eşdeğer SMD bileşenlerine kıyasla daha sıkı ya da daha gevşek üretim dirençlerine sahip olabilir. Bunu etkileyen faktörler şunlardır:

Kazıma/lazerle kesme hassasiyeti

Kalın/ince film mürekkebi akışı

Katmanların hizalanmaması (bir katmandaki tasarımın başka bir katmandan yanıtlanması; genellikle 25–50 mikron aralığında).

Laminasyon sırasında dielektrik büzülmesi veya genişlemesi.

Gömülü direnç ve kapasitör bileşenlerinin seçilmesi ve entegre edilmesi

Uygulamanız için uygun gömülü elemanlı PCB tipini seçmek, hem performansı hem de üretilebilirliği anlamayı gerektirir.

4 Adet Dikkat Edilmesi Gereken Kurulum Direnci Formatı

• Direnç ve direnç seçimi, uygun yüzey direncine sahip (ohm/kare cinsinden) hafif alüminyum folyo veya mürekkep kullanmayı içerir. R’yi geometriye göre hesaplayın: R = ( ρ × L)/ (W ×T), burada ρ özdirençtir, L = boyut, W = genişlik, T = yoğunluk. Fikir: İnce ve geniş yüzeyli dirençler, laminasyondan sonra kesilmeleri daha kolaydır.
• Güç Dağıtımı ve Mevcut Kapasite Yüksek kapasiteli veya yüksek güçlü dirençler, büyük bakır düzlemler arasında ve viyalara yakın yerleştirildiğinde ısıyı daha iyi dağıtır. Güç formülünü kullanın: P = I ² × R ve OhmegaPly veya Ticer ürünleri için folyo azaltma grafiklerini kontrol edin.
• Sıcaklık Katsayısı Dirençteki Sıcaklık Katsayısı (TCR) RF, analog ve sensör devreleri için düşük TCR (< 100 ppm/ ° °C), sıcaklık değişimleri sırasında tutarlı verim sağlanması açısından kritik öneme sahiptir.

Monte Edilen Kapasitörler: 4 İpucu

Ürün Alternatifi: Entegre kapasitans katmanları için FaradFlex veya Panasonic Megtron gibi yüksek kararlılıkta, düşük-Dk ve düşük kayıplı ürünler kullanın.

Yerleştirme: Yüksek hızda çalışan entegre devrelerin (IC'lerin) hemen altına, tepe dekuplajı ve düzenli bir güç dağıtım ağı sağlamak amacıyla düzlemsel kapasitörler doğrudan monte edilir.

Kapasitans Kontrolü Değerlidir: PDN verimliliğini artırmak ve EMI'yi azaltmak için dielektrik yoğunluğunu ve plaka konumunu değiştirerek dahil edilmiş kapasitansı "ayarlayın".

Gerilim ve Güvenilirlik: Değişken uygulamalarda güvenilirliği sağlamak için optimum çalışma gerilimini ve Df (sönümleme faktörü) değerini inceleyin.

Dekuplaj ve Parazitik Kontrol

Çok katmanlı, dağıtılmış dekuplaj yöntemiyle çalışın.

BGA ayak izlerinin altında veya yakınında alan içi kapasitörleri kullanın.

PDN empedansını yaklaşık olarak birkaç GHz aralığında düşürmek için birden fazla dağıtılmış kapasitans katmanı kullanın.

Yüksek frekanslı gürültüyü azaltmak ve hızlı anahtarlama sırasında gerilim düşüşünü önlemek için gizli kapasitansı değerlendirin.

Derinlemesine Küçültülmüş PCB Tasarımı İçin Dikkat Edilmesi Gereken Tasarım Unsurları

Gömülü bileşen teknolojisiyle küçük boyutlu PCB tasarımı, katman yapısı, tasarım ve DFM açısından disiplinli bir yaklaşım gerektirir.

Ürün Seçeneği: RF ve yüksek hızlı sinyaller için güvenli direnç ve kontrollü EMI sağlanması amacıyla düşük-Dk ve düşük-Df malzemeleri seçin (örn. Panasonic Megtron, Isola I-Speed, Rogers).

PCB Katman Düzeni Hazırlığı: İyi dengelenmiş katman düzenleri bükülme miktarını en aza indirir; pasif bileşenler için pencere katmanları oluşturun ve işaret katmanlarına yakın toprak/referans düzlemleri koruyarak geri dönüş yolunu sağlayın.

Empedans Kontrolü: Pasif bileşenleri de dikkate alarak mikroşerit/şerit hattı empedansını belirleyin. Bakır kalınlığı, dielektrik yoğunluğu ve pasif bileşenlerin çevresindeki reçine-zengini alanlar iletim hattı özelliklerini etkiler.

Isıl Yollar: Gömülü bileşenlerin etrafında ısı iletimi için uygun seçenekler ve bakır alanları kullanarak daha iyi ısı dağılımı sağlayın (özellikle güç dirençleri veya yüksek akım taşıyan hatlar için).

DRC/DFM Kontrolleri: PCB üreticinizle üretim kurallarını görüşün—minimum direnç/bobin boyutu, açıklıklar, komşu fonksiyonlara olan mesafeler ve baskı kaydı sınırlamaları.

AOI/X-ray/ICT Değerlendirme Öğeleri: Kurulumdan önce çok erken hataları yakalamak için X-ray veya entegre test yastıkları kullanarak gömülü pasifler veya aktiflerin incelenmesine hazırlık yapın.

PCB Katmanlarındaki Gömülü Bileşenler Özellikle Nasıl Yerleştirilir?

Gömme işlemi, gelişmiş ürün bilimsel görünümünü ve hassas üretimini entegre eder. Aşağıda adım adım bir görünüm yer almaktadır:

• Gömme Katmanlarını Atayın: Dirençler, kapasitörler, bobinler veya pasifleri barındıracak iç PCB katmanlarını belirleyin—genellikle "pencere katmanları" olarak adlandırılır.

• Desen veya Bölge Bileşenleri:

Pasifler: Yansıtıcı folyo veya dielektrik ürün kullanın, ardından formları tanımlamak için fotolitografi veya lazer doğrudan görüntüleme (LDI) yöntemini uygulayın.

Aktifler: Çıpları cihaz yapılmış diş boşluklarına veya delikli cep içlerine yerleştirin, kabloları veya bump'ları bağlayın.

• Ardışık Lamine Etme: Katman yığınları, prepreg yalıtım ve bakır kaplama ile adım adım oluşturulur. Her lamine etme döngüsü, daha fazla özelliği kurar (örneğin, mikrovia'lar, kör/gömülü via'lar).
• Lazer Delme/Mekanik Yönlendirme: Mikroviyalar veya körlü/gömülü viyalar oluşturarak gömülü bileşenleri dış katmanlara veya komşu sinyallere bağlamak.
• Düzleştirme: Gömülü yonga için ürün doldurma ve düzleştirme (örneğin CMP – kimyasal mekanik parlatma) işlemi, düz bir yüzey alanı oluşturur.
• Dış Katman Kurulumu: Kalıcı devre katmanlarını, SMD yastıklarını ve silk ekranı içerir.
• Denetim: AOI, X-ışını ve çoğu durumda devre içi test (ICT) kullanılır; çünkü görsel erişim sınırlı olduğu için beklenmedik kalite özelliklerine ulaşmak zordur.

PCB’de Kurulum Parçası İçin Üretim Süreci

Gömülü bileşenli PCB’ler için merkezi üretim sürecini inceleyelim:

Katmanlar Üzerinde Yığın Oluşturma: Gömülü aktif/pasif bileşenler için katmanları belirlemek, yonga için pencere/oyuk tasarımı da dahil olmak üzere.

Dirençli/Dielektrik Yerleştirme: Laminasyon veya fırça ile baskı gibi yöntemlerle malzemelerin (örneğin OhmegaPly, Ticer, FaradFlex) kullanılması.

Desenleme ve Aşındırma: Yüksek doğruluk için LDI, fotolitografi veya lazer aşındırma ile pasif bileşenlerin oluşturulması.

Boşluk Frezeleme/Kesme: İçine gömülü geçişler veya indüktörler için CNC frezeleme veya lazer yönlendirme ile özel cepler oluşturulur.

Kolay Bileşen Konumlama ve Aksesuar: Kalıp, pick-and-place yöntemiyle yerleştirilir; iletken epoksi veya lehimle bağlanır; entegre devreler (IC) için ise tel bağlama (wirebonding)/tümsek (bump) eklentisi uygulanır.

Ardışık Laminasyon: Yığınlar tamamen laminelenir ve konumlandırma (kayıt) sağlanır. Her döngü, HDI için mikrovia veya gizli via gibi daha fazla özelliği içerebilir.

Düzleştirme ve Yüzey Hazırlığı: Boşluklar reçine ile doldurulur ve sonraki laminasyon için pürüzsüz bir yüzey elde edilmesi amacıyla parlatılır.

Delme ve Via Oluşturma: Mikrovia ve körlü/gömülü via'lar, ince adımlı bileşenler için delme ve lazer delme ile oluşturulur.

Son Yüzey Katmanı İşlemleri: Üst katman devreleri, lehim maskesi ve tale (son işlem) dahil edilir.

Değerlendirme ve Test: AOI (Otomatik Optik İnceleme), uçan prob, X ‐ışını ve çoğu durumda ICT (İçerik Testi) kullanılır; çünkü gömülü özellikler için doğrudan elektriksel erişim ve görsel inceleme sınırlıdır.

UL/IPC Uyumluluğu: Pasif bileşenler için IPC-6012/IPC-7092 standartlarına göre kartların sertifikalandırılması; tüm DRC/DFM kontrollerinin ve izlenebilirlik için kanıtlanmasının tamamlanması.

SMT ve Gömülü Yaklaşımlar Arasındaki Karşılaştırma

PCB tasarım stillerinin sürekli gelişimi, tasarımcıları ve ürün ekiplerini standart SMT (yüzey montaj teknolojisi) ile yeni nesil PCB gömülü elemanlar arasında seçim yapmaya zorlamaktadır. Her iki yaklaşımın da kendi yeri vardır, özellikle cihaz yoğunluğu arttıkça; ancak tasarım ayrıntıları, maliyet, üretilebilirlik ve elektriksel performans açısından getirdiği avantajlar ve dezavantajlar kapsamlı şekilde değerlendirilmelidir.

SMT Parçaları: Güçlü ve Zayıf Yönleri

SMT'nin Avantajları:

Basitlik ve Evrensellik: SMT, PCB fabrikaları ve montaj hatları tarafından dünya çapında desteklenmektedir.

Kolay Onarılabilirlik/Yeniden İşleme: Lehim bağlantıları ve parçalar kolayca incelenebilir, değiştirilebilir veya yeniden eritilebilir.

Hızlı Prototipleme ve Kurulum: Temel BOM'lar ve geliştirme kartları için pazarlanma süresinin kısalması.

Geniş Ekosistem: Benzersiz pasif, aktif ve karmaşık elemanlardan oluşan büyük bir portföy.

SMT'nin olumsuz yönleri:

Lehimleme Kartı Tasarımı Girişi: SMD dirençler, kapasitörler ve bobinler kullanışlı alanı işgal eder; bu da HDI ve alan tasarrufu sağlayan PCB tasarım kılavuzu alternatiflerini azaltır.

Sınırlı Yönlendirme Kalınlığı: Büyük SMD bileşenleri iz yönlendirmesini ve delik yerleştirilmesini kısıtlar.

Daha Yüksek Parazitik Etkiler: Ekstra lehim bacağı endüktansı ve pad kapasitesi yüksek hızlı veya RF verimliliğini bozabilir.

Güvenilirlik Tehditleri: Lehim birleşimleri yorulmaya, rezonansa ve TGD (termal genleşme katsayısı) uyumsuzluğuna eğilimlidir.

Entegre Özellikler: Avantajlar ve Dezavantajlar

PCB tasarımı için Entegre Özelliklerin Avantajları:

Sonuçta Alan Tasarrufu Sağlar: Pasif ve aktif bileşenlerin entegre edilmesi, ek katmanlar, HDI özellikleri veya termal çözümler için yüzey alanı serbest bırakır.

Daha Yüksek Güvenilirlik: SMD birleşimlerinin kaldırılması, önemli bir arıza kaynağı olan lehim birleşimlerini ortadan kaldırır; bu da ürünün dayanıklılığını ve görev-kritik bütünlüğünü artırır.

Üstün Sinyal Sadakati: Kapasitörler, PDN gürültü azaltımı için sınırlı parazitik endüktansa sahip dağıtılmış de-kuplaj sağlar.

Geliştirilmiş Güç Kalınlığı: Dirençler ve bobinler, teknik alan ve mevcut programları maksimize ederek gerilim kaybını ve kendinden ısınmayı azaltır.

IP Güvenliği ve Koruma: Gömülü yongalar ve pasif bileşenler, tersine mühendislik veya müdahale açısından daha zordur.

Yerleştirilmiş Parçaların Dezavantajları:

Artmış Üretim Karmaşıklığı: Ardışık laminasyon, yüksek hassasiyetli hizalama ve diş çürümesi süreçleri, kart üretimi için zaman ve maliyet ekler.

Zor Onarım veya Değişim: Bir kez gömülü hale getirildikten sonra bileşenler, yaygın yeniden işlenme veya bölge onarımı hizmetleri için erişilemez hale gelir.

Geridönüş ve İnceleme Zorlukları: Arızalar tespit edilmesi ve ele alınması açısından daha zor olabilir; genellikle AOI, X-ışını veya gelişmiş elektriksel test yöntemleri gerekebilir.

Ürün Uyumluluğu: RF veya yüksek hızlı kolay gömülü PCB yerleşimleri için özellikle daha düşük Dk/Df ve TCR gibi uygun laminatların seçeneği çok daha kritiktir.

Sıkça Sorulan Sorular

Yararlı bir sık sorulan soru, müşterilerinizin zorlu yerleşik parçalı PCB tasarımı konusundaki anlayışını destekler. Aşağıda, en yaygın yerleşim, teknoloji ve üretim sorunlarına verilen geri bildirimler yer almaktadır.

S1: Yerleşik PCB parçaları ve pasif bileşenler nelerdir?

Y: Yerleşik kart parçaları, yüzeye monte edilmeden, bir PCB'nin iç katmanlarına entegre edilen elektronik cihazlardır (pasif veya aktif). Pasif bileşenler genellikle dirençler, kapasitörler ve çoğunlukla indüktörlerdir; bunlar, OhmegaPly, Ticer engelleri veya laminat yığın yapısında düzlemsel kapasitans filmleri gibi özel desenli ürünler kullanılarak tanımlanır.

S2: Derin köklü bileşenleri SMT yerine ne zaman seçmeliyim?

A: Tasarımınız yüksek yönlendirme yoğunluğuna, küçültmeye, geliştirilmiş EMI/EMC davranışlarına, daha zorlu güvenilirlik standartlarına veya çok daha iyi PDN süzgeçlemesine ihtiyaç duyduğunda yerleşik elemanları seçin. Bunlar özellikle HDI, RF, güç, giyilebilir, klinik ve havacılık elektronik cihazlarında pratiktir — burada her milimetrekare önemlidir.

S3: Pasif bileşenler parazitik etkileri nasıl en aza indirir ve sinyal bütünlüğünü nasıl artırır?

A: Yerleştirilmiş dirençler ve kapasitörler, aslında sinyal ve güç devrelerine daha iyidir; parazitik endüktans/kapasite (ESL, ESR) ve iletim hattı etkilerini en aza indirir. Örneğin, gömülü düzlemsel kapasitörler alan sağlar ve ultra-düşük empedanslı süzgeçleme sunar; böylece düzenli güç hatları ve azaltılmış geçici gürültü sağlanır.

S4: Gömülü bileşenler için hangi laminatlar (Dk/Df) en uygundur?

A: En iyi ürünler, dielektrik sabitinin (Dk) rahatça yönetildiği ve dağıtım faktörünün (Df) azaltıldığı ürünlerdir; örneğin Panasonic Megtron, Isola I-Speed/FR408HR ve RF uygulamaları için PTFE tabanlı altlıklar. Bunlar, gömülü dirençler ve kapasitörler için işlem ve sıcaklık aralığı farkında güvenli ve sağlam çalışmayı garanti eder.

S5: PCB’de gömülü bir direncin boyutunu nasıl hesaplarım?

A: Geometriyi ve yüzey direncini kullanın: [R = \ frac] Burada ρ özdirençtir ( ω · cm ya da ω / kare), L uzunluktur, W genişliktir ve T kalınlıktır. Ayarlamaları yapın, ardından son üretilebilir geometrileri ve toleransları belirlemek için üretim tedarikçinize başvurun.