Вградена печатна платка

Вградената печатна платка е печатна платка с електронни компоненти (като чипове, резистори и кондензатори), директно вградени във вътрешните ѝ слоеве, което намалява размера и подобрява производителността.

Вградените печатни платки могат да заровят някои компоненти, за да намалят заеманото пространство и да съкратят пътищата на сигнала; компонентите на обикновените печатни платки са предимно повърхностно монтирани.

Подходящ за сценарии с високи изисквания за размер и производителност, като например смартфони, носими устройства, радари за превозни средства и аерокосмическо оборудване.

Анализ на изискванията → схематичен дизайн → планиране на оформлението (включително вградени компоненти) → проектиране на трасиране (с фокус върху целостта на сигнала) → проверка на правилата за проектиране → изходен файл на платката.

Вземете предвид диелектричната константа, коефициента на загуби и коефициента на термично разширение. За високочестотни приложения изберете материали с ниска диелектрична константа и ниски загуби; за висока термична стабилност изберете материали с ниски коефициенти на термично разширение.

Разположете компонентите по функционални модули, за да скъсите пътищата на сигнала; разпръснете генериращите топлина компоненти за разсейване на топлината; поставете чувствителните компоненти далеч от източници на шум; обмислете осъществимостта на процеса.

Резисторите се изработват чрез добавяне на резистивни материали към диелектричния слой; кондензаторите използват високодиелектрични материали, нанесени върху медно фолио или подложки; индуктивностите се реализират чрез спирални намотки между слоевете.

Осигурете надеждни електрически връзки, вземете предвид разсейването на топлината, тестваемостта и поддръжката и следвайте указанията за проектиране на производителите на чипове.

Планирайте захранващите и заземяващите слоеве според консумацията на енергия, осигурете целостта на захранващата равнина, намалете вътрешното съпротивление и пада на напрежението и осигурете стабилно захранване.

Контролирайте дължината на следите, задайте разумно ширината и разстоянието между тях, за да намалите кръстосаното смущение, съгласувайте импеданса за високоскоростни сигнали и намалете влиянието на паразитните параметри на via.

В зависимост от материалите и дизайна на трасирането, при правилен дизайн, може да достигне няколко Gbps или повече, например над 10 Gbps в комуникационни устройства от висок клас.

Използвайте формули като формулата за микролентова линия (Z0 = (87/√(εr+1.41))×ln(5.98H/(0.8W+T))) или формули за лентова линия, или използвайте софтуер за проектиране за изчисление.

Засегнати от материални загуби (диелектрични/проводникови загуби), дължина на следата, честота на сигнала, брой на отворите и несъответствие на импеданса.

Разделете аналоговите и цифровите схеми, екранирайте чувствителните сигнали, осигурете целостта на захранващите и заземяващите равнини, използвайте филтърни схеми и оптимизирайте траекториите, за да намалите площта на контура.

Настройте големи заземителни равнини, увеличете заземителните отвори, скъсете заземителните пътища и изберете едноточково/многоточково/хибридно заземяване според честотата.

Анализирайте параметри като импеданс на електрическата мрежа, пад на напрежение и разпределение на тока чрез симулационен софтуер, за да оцените въздействията и да оптимизирате.

Силна способност за предотвратяване на смущения, потискане на смущенията в общ режим, подобряване на скоростта и надеждността на предаване и улесняване на маршрутизирането с висока плътност.

Поддържайте съвпадение на дължината (разлика ≤ 10% от разстоянието на предаване, съответстващо на фронта на нарастване на сигнала), еднаква ширина и разстояние между следите, управляващ импеданс (напр. 100Ω) и избягвайте кръстосани смущения.

Минимизирайте размера на отвора, увеличете анти-пад, добавете заземяващи отвори наоколо и контролирайте съотношението на страните (≤6).

Извършвайте анализи на целостта на сигнала, целостта на захранването и симулации на електромагнитни смущения, както и тествайте прототипи (напр. с помощта на мрежови анализатори и осцилоскопи).

Определя се от височината на компонента, броя на слоевете, механичната якост и сценариите на приложение, като например 0,5-1,5 мм за печатни платки за мобилни телефони и 1,6-3,2 мм за промишлено оборудване.

Обмислете сглобяването с други компоненти, механичната якост, пространството за разсейване на топлината и влиянието на вграждането на компонентите върху механичните характеристики.

Разположете разумно компонентите, генериращи топлина, добавете канали за разсейване на топлината (напр. топлинни отвори, медно фолио), изберете материали с висока топлопроводимост, добавете устройства за разсейване на топлината, ако е необходимо, и оптимизирайте чрез термична симулация.

Често срещаните методи включват закрепване с винтове, закрепване с щипки и заваряване, подходящи съответно за сценарии с висока поддръжка, удобен монтаж и висока стабилност.

Подобрете механичната якост чрез увеличаване на дебелината на плоскостта или добавяне на усилващи елементи, равномерно разпределете теглото, използвайте амортизиращи материали за буфериране и подсилете ключови компоненти.

Съобразете корпуса на устройството, избягвайте остри ръбове, вземете предвид производствените процеси (напр. рязане, щамповане) и проектирайте направляващи конструкции за щепселни контакти.

Нанесете тройно защитна боя, използвайте водоустойчиви конектори, извършете уплътнителна обработка и избягвайте поставянето на ключови компоненти в зони, предразположени към вода/прах, по време на оформлението.

Високите температури могат да причинят разширение на платката и отклонение на параметрите на компонентите; ниските температури могат да направят материалите крехки. Печатните платки от индустриален клас работят при -40℃~85℃, с по-строги военни изисквания.

Анализирайте деформацията и разпределението на напрежението чрез симулация на механично напрежение и провеждайте ударни, вибрационни и дългосрочни тестове за стареене.

Различните материали имат различна механична якост и коефициенти на термично разширение. Например, FR-4 има добри общи характеристики, но относително висок коефициент на термично разширение, докато полиимидните материали предлагат по-добра термична стабилност и механична якост.

Вградените печатни платки изискват допълнителни процеси за вграждане на компоненти, като например изработване на междинна структура и по-прецизно ламиниране, с по-високи изисквания за точност на пробиване и галванизиране.

Включително ламиниране, обработка на микропреходи (апертура ≤50μm), вграждане на компоненти и повърхностна обработка (напр. позлатяване, калаено пръскане).

Определете точни допуски в дизайна, използвайте високопрецизно оборудване (като CNC пробивни машини) и извършвайте стриктни размерни проверки и корекции на процеса във всяка процедура.

Инспектирайте суровините (плочи, компоненти), следете параметрите на ламиниране/пробиване/покритие, използвайте рентгенови и летящи сонди за откриване на вътрешни връзки и електрически характеристики и извършвайте пълна проверка на готовите продукти.

Мехурчета/разслояване от ламиниране, неправилно подравняване на пробиването/неравномерен отвор, лошо свързване на компонентите/късо съединение, лоша обработка на повърхността, отклонение в размерите и др.

Оптимизирайте параметрите на температурата, налягането и времето за ламиниране, предварително обработете плоскостите за отстраняване на влага и примеси и използвайте вакуумно ламиниране за отстраняване на въздуха.

Използвайте високопрецизно сондажно оборудване за контрол на параметрите, извършвайте микроецване по стените на отворите за подобряване на адхезията на медното покритие и откривайте качество чрез металографско сечение.

Проверявайте и тествайте компонентите преди вграждане, оптимизирайте процесите на вграждане, за да осигурите здрави връзки, и провеждайте цялостни електрически тестове и експерименти за надеждност след производството.

Засегнати от цената на материалите (високопроизводителните материали са по-скъпи), сложността на процеса (напр. микро-отвори, вграждане на компоненти), количеството на производството и разходите за инспекция.

Проучете техническата мощ (оборудване, процеси), системите за контрол на качеството, производствените случаи, клиентските отзиви, офертите и сроковете за доставка.

Включително визуална проверка, електрически тестове (мултицет, осцилоскоп, мрежов анализатор), функционални тестове, рентгенова проверка, тестване с летяща сонда и др.

Използвайте „гвоздеи“ на ИКТ устройство, за да се свържете с тестови точки и да откриете електрически параметри на компонентите, къси съединения, отворени вериги, отклонения в параметрите и др. Тестовите точки трябва да бъдат запазени в проекта.

Симулирайте реалната работна среда, тествайте цялостно функциите, следвайте реда на тестовете от основни до сложни и записвайте и анализирайте аномалии.

Използвайте JTAG интерфейса, за да управлявате клетките за сканиране на вътрешните граници на чипа, да откривате състояния на пинове и междучипови връзки, както и да идентифицирате отворени и къси съединения.

Първо наблюдавайте външния вид (изгорели компоненти, напукани спойки), след това извършете електрически тестове, за да стесните обхвата на повредите, анализирайте възможните връзки въз основа на схемата и използвайте метода на заместване, за да определите точката на повредата.

Сравнително високо, тъй като компонентите са във вътрешните слоеве. Изисква внимателно отстраняване на горните слоеве, за да се разкрие точката на повреда, повторно ламиниране за възстановяване на целостта след поддръжка и избягване на удари върху други вериги.

Използвайте високопрецизни инструменти като оборудване за микроточково заваряване и прецизни пинсети. Планирайте предварително схемата за поддръжка и използвайте локализирано нагряване за контрол на температурата.

Провеждайте електрически тестове (цялостност на сигнала, цялостност на захранването), функционални тестове и тестове за надеждност (стареене, вибрации).

Разработване на планове за тестване, процедури за диагностика на повреди, спецификации за поддръжка и процеси за проверка на качеството.

Тестово оборудване: мултицет, осцилоскоп, мрежов анализатор и др. Оборудване за поддръжка: оборудване за микроточково заваряване, пистолет за горещ въздух и др.

Вземете предвид точността на съпротивлението, номиналната мощност и температурния коефициент. Изберете резистори въз основа на изискванията на веригата.

Използва се за филтриране, разделяне, съхранение на енергия, свързване на сигнали и др.

Определете въз основа на работната честота, индуктивността и токовия капацитет. За филтриране на мощността вземете предвид пулсациите и тока на натоварване.

Вземете предвид производителността, консумацията на енергия, вида на корпуса, надеждността и поддръжката от производителя.

Съпоставете електрическите параметри и физическите размери по време на проектирането. Изберете компоненти, съвместими с материалите и процесите на платката, и извършете симулационна проверка.

За пасивните компоненти контролирайте температурата и времето, за да предотвратите студено запояване. За активните компоненти използвайте високопрецизно оборудване (напр. спояване с рефлукс), за да осигурите надеждни връзки и да предотвратите термични повреди.

Оценете експлоатационния живот чрез ускорени тестове за стареене, данни от производителя и дългосрочно наблюдение на действителните данни за повреди.

Съпротивление: отклонение на стойността/отворена верига. Кондензатор: утечка/късо съединение. Индуктор: промяна на индуктивността/късо съединение в намотката. Чип: функционална повреда/повреди на пиновете.

Съхранявайте по категории със защита от влага и електростатичен разряд. Поддържайте система за инвентаризация, за да записвате информация, да провеждате редовни проби и да контролирате нивата на запасите по разумен начин.

Увеличете разстоянието между трасетата (≥3×ширина), използвайте изолация от земята, оптимизирайте топологията на трасирането и съгласувайте импеданса.

Въвеждат паразитни параметри, които евентуално причиняват загуби и забавяне при високи честоти. Преходните отвори за сигнали над 10 GHz трябва да имат диаметър

Добавете устройства за защита от електростатичен разряд (напр. TVS диоди), настройте пътищата за разреждане на електростатичен разряд и поддържайте ключовите сигнални траектории ≥2 мм от ръбовете на платката.

Използвайте рентгенова снимка за проверка на вътрешните спояващи съединения. Височината на съединението трябва да бъде 0,4-0,6 мм, с процент на кухини ≤15%.

ENIG за високочестотно и прецизно запояване. OSP за ниска цена (валидност 6-8 месеца). Потапящ се калай за вълново запояване.

Правилно разположете екраниращите капаци със заземителен импеданс

Диаметър на отвора 0,3-0,5 мм, разстояние ≤1 мм, ≥100 отвора/см², за да се осигури ефективност на разсейване на топлината.

DDR4 линии за данни: толеранс на дължина ±5 мил. PCIe диференциални двойки: ±2 мил.

Добавете разделителни кондензатори (0,1 μF за висока честота, 10 μF за ниска честота). Поддържайте разстоянието между слоевете захранване и земя

IPC стандарт: ≤0,7% за безоловен процес, ≤0,5% в BGA области.

Използвайте динамично мащабиране на напрежението, изключвайте модулите в режим на готовност и избирайте чипове с нисък IQ (напр. серия TI MSP430).

Намалете загубата на сигнал и паразитните параметри, увеличете плътността на трасиране. Цената е с 20%-30% по-висока от тази на отворите през отвор.

Използвайте инструменти CAM350 или Altium DFM, за да проверите минималната ширина/разстояние между следите (≥6mil), съотношението на страните (≤8:1) и др.

Често срещани методи: трислойна боя (дебелина 0,1-0,3 мм), нанопокритие (

Използвайте разклоняващ се дизайн, за да намалите натиска върху BGA трасето. 4-слойните платки отговарят на 80% от стандартните нужди; ≥6 слоя за високоскоростни дизайни.

Проверете чистотата на контактните площадки, дебелината на спояващата паста (0,12-0,15 мм) и температурата на претопяване (пик 235-245℃).

Използвайте мегаомметър 500V. Съпротивлението на изолацията трябва да бъде ≥100MΩ при ≤60% влажност.

Използвайте резистори за терминиране (напр. с функция DDR ODT) и импедансно регулиране. Уверете се, че вариацията на импеданса е

1 унция мед (35 μm): ~1A/mm ширина на следата. 2 унции: ~1,5A/mm (повишаване на температурата

Черният цвят спомага за разсейването на топлината, но е труден за проверка. Зеленият е най-разпространен. Бялата светлина има висока отражателна способност (≈80%).

Типичен диаметър: 0,4-0,8 мм. Стъпка: 0,5-1,0 мм. Стъпка от 0,5 мм изисква компоненти 0201.

Използвайте симулационен софтуер като ANSYS, базиран на разликите в CTE (напр. FR-4 15ppm/℃, мед 17ppm/℃).

Използвайте многостепенно филтриране (π-тип схеми). Ширина на захранващите линии ≥20 mil за намаляване на импеданса на пътя.

Диаметър ≥0,6 мм, разстояние ≥1,27 мм. Повърхностно покритие ENIG, без покритие със спояваща маска.

Площ на едностранния сигнален контур

Използвайте SI9000 за изчисляване на импеданса, контролен толеранс ±10%. Приложете съгласуване на терминациите и оптимизация на топологията.

Контур: ±0,1 мм. Диаметър на отвора: ±0,05 мм. Дълбочина на V-образния разрез: 1/3-2/3 от дебелината на плоскостта.

Използвайте серпентинови трасета със съответстваща дължина и заземяващо екраниране. Стойте далеч от високоскоростни линии за данни и избягвайте пресичане на слоеве.

Проведете тестове за ускорено стареене (85℃/85% относителна влажност, 1000h) и вибрационни тестове (5-500Hz, 2G ускорение).

Размерът на контактната площадка е с 0,1-0,2 мм по-голям от този на изводите на компонентите. Ширина на SMD контактната площадка 1,2-1,5 × ширина на извода.

Увеличете площта на термично задържаната мед, използвайте термично лепило (≥1W/mK) и отворете термични отвори под силовите компоненти.

Съгласно IEC 61000-4-2: контактен разряд ±8kV, въздушен разряд ±15kV, с нормална функционалност.

Типична дебелина 15-25μm. Трябва да покрива изцяло медта, за да се предотврати късо съединение от оголена мед.

Комбинирайте интерактивно и автоматично маршрутизиране. Задайте приоритети за маршрутизиране, като критичните сигнали се маршрутизират първо.

Предварително загряване: 120-150℃ (60-90s). Пренагряване: 217-230℃ (40-60s). Скорост на охлаждане: 3-6℃/s.

Едноточково или многоточково заземяване. Многоточково за високочестотни вериги (>10MHz), със съпротивление на заземяване

Вземете предвид токовия капацитет, контактното съпротивление (

Наблюдавайте спойките чрез металографски срез (металографско сечение), откривайте повърхностни дефекти с AOI, анализирайте елементния състав с XRF.

Разстояние 5mil, импеданс 100±10Ω, разлика в дължината