Убудаваная друкаваная плата

Убудаваная друкаваная плата — гэта друкаваная плата з электроннымі кампанентамі (такімі як мікрасхемы, рэзістары і кандэнсатары), непасрэдна ўбудаванымі ў яе ўнутраныя пласты, што памяншае памер і паляпшае прадукцыйнасць.

Убудаваныя друкаваныя платы могуць хаваць некаторыя кампаненты, каб паменшыць займаемую прастору і скараціць шляхі сігналаў; кампаненты на звычайных друкаваных платах у асноўным мацуюцца на паверхні.

Падыходзіць для сцэнарыяў з высокімі патрабаваннямі да памеру і прадукцыйнасці, такіх як смартфоны, носімныя прылады, аўтамабільныя радары і аэракасмічнае абсталяванне.

Аналіз патрабаванняў → праектаванне схемы → планаванне разводкі (у тым ліку ўбудаваныя кампаненты) → праектаванне трасы (з акцэнтам на цэласнасць сігналу) → праверка правілаў праектавання → вывад файла платы.

Улічвайце дыэлектрычную пранікальнасць, каэфіцыент страт і каэфіцыент цеплавога пашырэння. Для высокачастотных прымяненняў выбірайце матэрыялы з нізкай дыэлектрычнай пранікальнасцю і нізкімі стратамі; для высокай цеплавой стабільнасці выбірайце матэрыялы з нізкімі каэфіцыентамі цеплавога пашырэння.

Размясціце кампаненты па функцыянальных модулях, каб скараціць шляхі сігналу; развейце кампаненты, якія генеруюць цяпло, для яго рассейвання; размясціце адчувальныя кампаненты далей ад крыніц шуму; улічыце магчымасць выкарыстання працэсу.

Рэзістары вырабляюцца шляхам дадання рэзістыўных матэрыялаў у дыэлектрычны пласт; кандэнсатары выкарыстоўваюць высокадыэлектрычныя матэрыялы, нанесеныя на медную фальгу або падкладкі; індуктыўнасць рэалізуецца з дапамогай спіральных абмотак паміж пластамі.

Забяспечце надзейныя электрычныя злучэнні, улічвайце цеплааддачу, тэставанасць і рамонтапрыдатнасць, а таксама выконвайце рэкамендацыі вытворцаў мікрасхем па праектаванні.

Плануйце сілавыя і зазямляльныя пласты ў адпаведнасці са спажываннем энергіі, забяспечвайце цэласнасць сілавой плоскасці, зніжайце ўнутраны супраціў і падзенне напружання, а таксама забяспечвайце стабільнае электразабеспячэнне.

Кантралюйце даўжыню дарожак, усталёўвайце шырыню дарожак і інтэрвал паміж імі разумна, каб паменшыць перакрыжаваныя перашкоды, супастаўляйце імпеданс для высакахуткасных сігналаў і памяншайце ўплыў паразітных параметраў праз адтуліну.

У залежнасці ад матэрыялаў і канструкцыі трасы, пры належным праектаванні яна можа дасягаць некалькіх Гбіт/с або вышэй, напрыклад, больш за 10 Гбіт/с у высакаякасных камунікацыйных прыладах.

Выкарыстоўвайце формулы, такія як формула для мікрапалоснай лініі (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) або формулы для палоснай лініі, альбо выкарыстоўвайце праграмнае забеспячэнне для праектавання для разліку.

Залежаць ад страт матэрыялу (страты ў дыэлектрыку/правадніку), даўжыні дарожкі, частаты сігналу, колькасці пераходных адтулін і неадпаведнасці імпедансу.

Падзяліце аналагавыя і лічбавыя схемы, экрануйце адчувальныя сігналы, забяспечвайце цэласнасць сілкавых і зазямляльных плоскасцяў, выкарыстоўвайце схемы фільтрацыі і аптымізуйце дарожкі для памяншэння плошчы контуру.

Усталюйце вялікія плоскасці зазямлення, павялічце колькасць зазямляльных адтулін, скараціце шляхі зазямлення і выбірайце аднакропкавае/шматкропкавае/гібрыднае зазямленне ў залежнасці ад частаты.

Аналізуйце такія параметры, як імпеданс электрасеткі, падзенне напружання і размеркаванне току, з дапамогай праграмнага забеспячэння для мадэлявання, каб ацаніць уплыў і аптымізаваць.

Моцная здольнасць супрацьстаяць перашкодам, падаўленне перашкод агульнага рэжыму, паляпшэнне хуткасці перадачы і надзейнасці, а таксама спрыянне маршрутызацыі з высокай шчыльнасцю.

Падтрымлівайце супадзенне даўжыні (розніца ≤ 10% ад адлегласці перадачы, якая адпавядае фронту нарастання сігналу), аднастайную шырыню і адлегласць паміж дарожкамі, кіравальны імпеданс (напрыклад, 100 Ом) і пазбягайце перакрыжаваных перашкод.

Мінімізуйце памер пераходных адтулін, павялічце антыпляцоўку, дадайце зазямляльныя пераходныя адтуліны вакол і кантралюйце суадносіны бакоў (≤6).

Выконваць аналіз цэласнасці сігналу, цэласнасці харчавання і мадэлявання электрамагнітных перашкод, а таксама тэставаць прататыпы (напрыклад, з выкарыстаннем аналізатараў сетак і асцылографаў).

Вызначаецца вышынёй кампанента, колькасцю слаёў, механічнай трываласцю і сцэнарыямі прымянення, напрыклад, 0,5-1,5 мм для друкаваных плат мабільных тэлефонаў і 1,6-3,2 мм для прамысловага абсталявання.

Улічвайце зборку з іншымі кампанентамі, механічную трываласць, прастору для рассейвання цяпла і ўплыў убудавання кампанентаў на механічныя характарыстыкі.

Разумна размясціце кампаненты, якія выпрацоўваюць цяпло, дадайце каналы для адводу цяпла (напрыклад, цеплавыя адтуліны, медную фальгу), выберыце матэрыялы з высокай цеплаправоднасцю, пры неабходнасці дадайце прылады для адводу цяпла і аптымізуйце з дапамогай цеплавога мадэлявання.

Распаўсюджаныя метады ўключаюць мацаванне з дапамогай шруб, заціскаў і зварку, якія падыходзяць адпаведна для сцэнарыяў, якія патрабуюць высокага абслугоўвання, зручнай ўстаноўкі і высокай стабільнасці.

Палепшыце механічную трываласць, павялічваючы таўшчыню дошкі або дадаючы рэбры калянасці, раўнамерна размеркаваўшы вагу, выкарыстоўваючы амартызуючыя матэрыялы для буферызацыі і ўзмацняючы ключавыя кампаненты.

Падбярыце корпус прылады, пазбягайце вострых краёў, улічвайце вытворчыя працэсы (напрыклад, рэзку, штампоўку) і распрацуйце накіроўвальныя канструкцыі для ўстаўных раз'ёмаў.

Наносіце трохслаёвую фарбу, выкарыстоўвайце воданепранікальныя раздымы, выконвайце герметызацыю і пазбягайце размяшчэння ключавых кампанентаў у месцах, схільных да ўздзеяння вады/пылу, падчас разметкі.

Высокія тэмпературы могуць прывесці да пашырэння платы і зруху параметраў кампанентаў; нізкія тэмпературы могуць зрабіць матэрыялы далікатнымі. Друкаваныя платы прамысловага класа працуюць пры тэмпературы ад -40℃ да 85℃, з больш жорсткімі ваеннымі патрабаваннямі.

Аналізаваць размеркаванне дэфармацый і напружанняў з дапамогай мадэлявання механічных напружанняў, а таксама праводзіць ударныя, вібрацыйныя і доўгатэрміновыя выпрабаванні на старэнне.

Розныя матэрыялы маюць розную механічную трываласць і каэфіцыенты цеплавога пашырэння. Напрыклад, FR-4 мае добрыя комплексныя характарыстыкі, але адносна высокі каэфіцыент цеплавога пашырэння, у той час як поліімідныя матэрыялы забяспечваюць лепшую цеплавую стабільнасць і механічную трываласць.

Убудаваныя друкаваныя платы патрабуюць дадатковых працэсаў для ўбудавання кампанентаў, такіх як выраб міжслаёвай структуры і больш дакладнае ламінаванне, з больш высокімі патрабаваннямі да дакладнасці свідравання і пакрыцця.

У тым ліку ламінаванне, апрацоўка мікраадтулін (адтуліна ≤50 мкм), убудова кампанентаў і апрацоўка паверхні (напрыклад, пазалота, алавянае напыленне).

Указвайце дакладныя дапушчальныя адхіленні ў канструкцыі, выкарыстоўвайце высокадакладнае абсталяванне (напрыклад, свідравальныя станкі з ЧПУ) і праводзьце строгі кантроль памераў і карэкціроўку працэсу ў кожнай працэдуры.

Правяраць сыравіну (платы, кампаненты), кантраляваць параметры ламінавання/свідравання/гальванічнага пакрыцця, выкарыстоўваць рэнтгенаўскія прамяні і лятаючыя зонды для выяўлення ўнутраных злучэнняў і электрычных характарыстык, а таксама праводзіць поўную праверку гатовай прадукцыі.

Бурбалкі/расслаенне ад слаівання, няправільнае сумяшчэнне свідравання/няроўная адтуліна, дрэннае злучэнне кампанентаў/кароткае замыканне, дрэнная апрацоўка паверхні, адхіленне памераў і г.д.

Аптымізуйце параметры тэмпературы, ціску і часу ламінавання, папярэдне апрацоўвайце дошкі для выдалення вільгаці і прымешак і выкарыстоўвайце вакуумнае ламінаванне для выдалення паветра.

Выкарыстоўвайце высокадакладнае свідравальнае абсталяванне для кантролю параметраў, выконвайце мікратраўленне на сценках адтулін для паляпшэння адгезіі меднага пакрыцця і выяўляйце якасць з дапамогай металаграфічнага сечэння.

Правярайце і тэстуйце кампаненты перад убудаваннем, аптымізуйце працэсы ўбудавання для забеспячэння надзейных злучэнняў і праводзьце комплексныя электрычныя выпрабаванні і эксперыменты па надзейнасці пасля вырабу.

Залежыць ад кошту матэрыялаў (высокапрадукцыйныя матэрыялы даражэйшыя), складанасці працэсу (напрыклад, мікраадтуліны, убудаванне кампанентаў), аб'ёму вытворчасці і кошту кантролю.

Даследуйце тэхнічныя перавагі (абсталяванне, працэсы), сістэмы кантролю якасці, вытворчыя кейсы, водгукі кліентаў, каштарысы і тэрміны пастаўкі.

У тым ліку візуальны агляд, электрычныя выпрабаванні (мультыметр, асцылограф, аналізатар ланцугоў), функцыянальныя выпрабаванні, рэнтгенаўскі агляд, выпрабаванні лятальнага зонда і г.д.

Выкарыстоўвайце цвікі ІКТ-прылады для кантакту з вымяральнымі кропкамі і выяўлення электрычных параметраў кампанентаў, кароткіх замыканняў, разрываў ланцугоў, адхіленняў параметраў і г.д. Вымяральныя кропкі павінны быць зарэзерваваны ў праектаванні.

Мадэлюйце рэальнае працоўнае асяроддзе, усебакова тэстуйце функцыі, выконвайце парадак ад базавых да складаных тэстаў, а таксама запісвайце і аналізуйце анамаліі.

Выкарыстоўвайце інтэрфейс JTAG для кіравання ячэйкамі сканавання ўнутраных межаў чыпа, выяўлення стану вывадаў і міжчыпавых злучэнняў, а таксама для выяўлення абрываў і кароткіх замыканняў.

Спачатку назірайце за знешнім выглядам (абгарэлыя кампаненты, трэшчыны на паяных злучэннях), затым правядзіце электрычныя выпрабаванні, каб звузіць дыяпазон няспраўнасцяў, прааналізуйце магчымыя сувязі на аснове схемы і выкарыстоўвайце метад замяшчэння для вызначэння месца няспраўнасці.

Адносна высокая, бо кампаненты знаходзяцца ва ўнутраных пластах. Патрабуецца асцярожнае выдаленне верхніх пластоў, каб адкрыць месца разрыву, паўторнае ламінаванне для аднаўлення цэласнасці пасля тэхнічнага абслугоўвання і пазбяганне ўздзеяння на іншыя схемы.

Выкарыстоўвайце высокадакладныя інструменты, такія як абсталяванне для мікракропкавай зваркі і дакладныя пінцэты. Загадзя сплануйце схему тэхнічнага абслугоўвання і выкарыстоўвайце лакальны нагрэў для кантролю тэмпературы.

Праводзіць электрычныя выпрабаванні (цэласнасць сігналу, цэласнасць харчавання), функцыянальныя выпрабаванні і выпрабаванні надзейнасці (старэнне, вібрацыя).

Распрацоўка планаў выпрабаванняў, працэдур дыягностыкі няспраўнасцей, спецыфікацый тэхнічнага абслугоўвання і працэсаў праверкі якасці.

Выпрабавальнае абсталяванне: мультыметр, асцылограф, аналізатар ланцугоў і г.д. Абсталяванне для абслугоўвання: абсталяванне для мікракропкавай зваркі, гарачафен і г.д.

Улічвайце дакладнасць вымярэння супраціўлення, намінальную магутнасць і тэмпературны каэфіцыент. Выбірайце рэзістары ў залежнасці ад патрабаванняў схемы.

Выкарыстоўваецца для фільтрацыі, развязкі, назапашвання энергіі, злучэння сігналаў і г.д.

Вызначайце на аснове рабочай частаты, індуктыўнасці і прапускной здольнасці па току. Пры фільтрацыі магутнасці ўлічвайце пульсацыі і ток нагрузкі.

Улічвайце прадукцыйнасць, спажыванне энергіі, тып корпуса, надзейнасць і падтрымку вытворцы.

Падчас праектавання супастаўце электрычныя параметры і фізічныя памеры. Выберыце кампаненты, сумяшчальныя з матэрыяламі і працэсамі платы, і правядзіце праверку мадэляваннем.

Для пасіўных кампанентаў кантралюйце тэмпературу і час, каб прадухіліць халодную пайку. Для актыўных кампанентаў выкарыстоўвайце высокадакладнае абсталяванне (напрыклад, пайку аплаўленнем), каб забяспечыць надзейныя злучэнні і прадухіліць тэрмічнае пашкоджанне.

Ацаніце тэрмін службы з дапамогай паскораных выпрабаванняў на старэнне, дадзеных вытворцы і доўгатэрміновага маніторынгу фактычных дадзеных аб паломках.

Супраціўленне: зрух значэння/разрыў ланцуга. Кандэнсатар: уцечка/кароткае замыканне. Індуктар: змена індуктыўнасці/кароткае замыканне абмоткі. Чып: няспраўнасць/няспраўнасць вывадаў.

Захоўвайце па катэгорыях з абаронай ад вільгаці і электрастатычнага разраду. Падтрымлівайце сістэму інвентарызацыі для запісу інфармацыі, рэгулярнага правядзення проб і разумнага кантролю ўзроўню запасаў.

Павялічце адлегласць паміж трасамі (≥3×шырыня), выкарыстоўвайце ізаляцыю ад зямлі, аптымізуйце тапалогію трасіроўкі і ўзгадніце імпеданс.

Уводзяць паразітныя параметры, якія могуць выклікаць страты і затрымку на высокіх частотах. Пераходныя адтуліны для сігналаў вышэй за 10 ГГц павінны мець дыяметр

Дадайце прылады абароны ад электрастатычнага разраду (напрыклад, дыёды TVS), наладзьце шляхі разраду электрастатычнага разраду і трымайце ключавыя сігнальныя дарожкі ≥2 мм ад краёў платы.

Выкарыстоўвайце рэнтгенаўскія прамяні для праверкі ўнутраных паяных злучэнняў. Вышыня злучэння павінна быць 0,4-0,6 мм, а ўзровень пустэч ≤15%.

ENIG для высокачастотнай і дакладнай паяння. OSP для нізкай кошту (тэрмін дзеяння 6-8 месяцаў). Акунальнае волава для хвалевай паяння.

Правільна размясціце экрануючыя пакрыцці з імпедансам зазямлення

Дыяметр адтулін 0,3-0,5 мм, адлегласць паміж імі ≤1 мм, ≥100 адтулін/см² для забеспячэння эфектыўнасці рассейвання цяпла.

Лініі перадачы дадзеных DDR4: дапушчальная даўжыня ±5 міл. Дыферэнцыяльныя пары PCIe: ±2 міл.

Дадайце раздзяляльныя кандэнсатары (0,1 мкФ для высокіх частот, 10 мкФ для нізкіх частот). Захоўвайце адлегласць паміж пластамі харчавання і зазямлення

Стандарт IPC: ≤0,7% для працэсаў без свінцу, ≤0,5% у зонах BGA.

Выкарыстоўвайце дынамічнае маштабаванне напружання, выключайце модулі ў рэжыме чакання і выбірайце мікрасхемы з нізкім IQ (напрыклад, серыі TI MSP430).

Зніжэнне страт сігналу і паразітных параметраў, павелічэнне шчыльнасці трасіроўкі. Кошт на 20%-30% вышэйшы, чым у пераходных адтулінах.

Выкарыстоўвайце інструменты CAM350 або Altium DFM для праверкі мінімальнай шырыні/адстані паміж трасамі (≥6 міл), суадносін бакоў (≤8:1) і г.д.

Распаўсюджаныя метады: трохслаёвая фарба (таўшчыня 0,1-0,3 мм), нанапакрыццё (

Выкарыстоўвайце канструкцыю з разветвленнем, каб паменшыць ціск на трасіроўку BGA. 4-слаёвыя платы задавальняюць 80% звычайных патрэб; ≥6 слаёў для высакахуткасных канструкцый.

Праверце чысціню кантактных пляцоўк, таўшчыню паяльнай пасты (0,12-0,15 мм) і тэмпературу паяння (пікавая тэмпература 235-245℃).

Выкарыстоўвайце мегаомметр на 500 В. Супраціўленне ізаляцыі павінна быць ≥100 МОм пры вільготнасці ≤60%.

Выкарыстоўвайце рэзістары для завяршэння (напрыклад, з функцыяй DDR ODT) і звужэнне імпедансу. Забяспечце змяненне імпедансу

1 унцыя медзі (35 мкм): шырыня дарожкі ~1 А/мм. 2 унцыі: ~1,5 А/мм (павышэнне тэмпературы

Чорны колер спрыяе рассейванню цяпла, але яго цяжка праверыць. Зялёны колер найбольш распаўсюджаны. Белы мае высокую адбівальную здольнасць (≈80%).

Тыповы дыяметр: 0,4-0,8 мм. Крок: 0,5-1,0 мм. Для кроку 0,5 мм патрэбныя кампаненты 0201.

Выкарыстоўвайце праграмнае забеспячэнне для мадэлявання, такое як ANSYS, заснаванае на розніцах КТР (напрыклад, FR-4 15 ppm/℃, медзь 17 ppm/℃).

Выкарыстоўвайце шматступенчатую фільтрацыю (схемы тыпу π). Шырыня сілавых дарожак ≥20 міл для памяншэння імпедансу шляху.

Дыяметр ≥0,6 мм, адлегласць ≥1,27 мм. Аздабленне паверхні ENIG, без паяльнай маскі.

Плошча аднабаковага сігнальнага контуру

Выкарыстоўвайце SI9000 для разліку імпедансу, кантралюйце дапушчальную адхіленне ±10%. Ужывайце ўзгадненне заключэнняў і аптымізацыю тапалогіі.

Контур: ±0,1 мм. Дыяметр адтуліны: ±0,05 мм. Глыбіня V-вобразнага разрэзу: 1/3-2/3 таўшчыні дошкі.

Выкарыстоўвайце серпанцінавыя дарожкі патрэбнай даўжыні з зазямленнем. Трымайцеся далей ад высакахуткасных ліній перадачы дадзеных і пазбягайце перасячэння слаёў.

Правядзіце паскораныя выпрабаванні на старэнне (85℃/85% адноснай вільготнасці, 1000 гадзін) і вібрацыйныя выпрабаванні (5-500 Гц, паскарэнне 2G).

Памер кантактнай пляцоўкі на 0,1-0,2 мм большы за вывады кампанента. Шырыня кантактнай пляцоўкі SMD 1,2-1,5 × шырыня вывада.

Павялічце плошчу цеплавой медзі, выкарыстоўвайце цеплавы клей (≥1 Вт/мК) і адкрыйце цеплавыя пераходы пад сілавымі кампанентамі.

Згодна з IEC 61000-4-2: кантактны разрад ±8 кВ, паветраны разрад ±15 кВ пры нармальнай працаздольнасці.

Тыповая таўшчыня 15-25 мкм. Павінна цалкам пакрываць медзь, каб прадухіліць кароткае замыканне ад аголенай медзі.

Спалучайце інтэрактыўную і аўтаматычную маршрутызацыю. Усталюйце прыярытэты маршрутызацыі, прычым крытычныя сігналы будуць маршрутызавацца ў першую чаргу.

Папярэдні нагрэў: 120-150℃ (60-90 с). Павярхоўнае пласцініраванне: 217-230℃ (40-60 с). Хуткасць астуджэння: 3-6℃/с.

Аднакропкавае або шматкропкавае зазямленне. Шматкропкавае для высокачастотных ланцугоў (>10 МГц) з супраціўленнем зазямлення

Улічвайце прапускную здольнасць току, супраціўленне кантактаў (

Назірайце паяныя злучэнні з дапамогай металаграфічнага сячэння (металаграфічнае секцыя), выяўляйце паверхневыя дэфекты з дапамогай AOI, аналізуйце элементны склад з дапамогай XRF.

Адлегласць 5 міл, імпеданс 100±10 Ом, розніца даўжыні