PCB integrat

Una placa de circuit imprès (PCB) integrada és una placa de circuit amb components electrònics (com ara xips, resistències i condensadors) directament integrats a les seves capes internes, cosa que redueix la mida i millora el rendiment.

Les plaques de circuit imprès integrades poden enterrar alguns components per reduir l'ocupació d'espai i escurçar les rutes del senyal; els components de les plaques de circuit imprès ordinàries es munten majoritàriament a la superfície.

Apte per a escenaris amb alts requisits de mida i rendiment, com ara telèfons intel·ligents, dispositius portàtils, radars de vehicles i equips aeroespacials.

Anàlisi de requisits → disseny esquemàtic → planificació del disseny (inclosos els components integrats) → disseny d'encaminament (centrat en la integritat del senyal) → comprovació de les regles de disseny → sortida del fitxer de la placa.

Tingueu en compte la constant dielèctrica, el factor de pèrdua i el coeficient de dilatació tèrmica. Per a aplicacions d'alta freqüència, trieu materials amb baixa constant dielèctrica i baixes pèrdues; per a una alta estabilitat tèrmica, trieu materials amb coeficients de dilatació tèrmica baixos.

Distribuir els components per mòduls funcionals per escurçar les trajectòries del senyal; dispersar els components que generen calor per a la dissipació de la calor; col·locar els components sensibles lluny de les fonts de soroll; considerar la viabilitat del procés.

Les resistències es fabriquen afegint materials resistius a la capa dielèctrica; els condensadors utilitzen materials d'alta dielèctrica recoberts sobre làmina de coure o substrats; els inductors es realitzen mitjançant bobines en espiral entre capes.

Assegureu-vos de tenir connexions elèctriques fiables, tingueu en compte la dissipació de calor, la capacitat de prova i el manteniment, i seguiu les directrius de disseny dels fabricants de xips.

Planifiqueu les capes d'alimentació i de terra segons el consum d'energia, assegureu la integritat del pla d'alimentació, reduïu la resistència interna i la caiguda de tensió i proporcioneu una font d'alimentació estable.

Controleu la longitud de la traça, configureu l'amplada i l'espaiat de la traça de manera raonable per reduir la diafonia, adapteu la impedància als senyals d'alta velocitat i reduïu l'impacte dels paràmetres paràsits de la via.

Depenent dels materials i del disseny d'enrutament, pot arribar a diversos Gbps o més amb un disseny adequat, com ara més de 10 Gbps en dispositius de comunicació d'alta gamma.

Feu servir fórmules com la fórmula de la línia de microstrip (Z0 = (87/√(εr+1.41))×ln(5.98H/(0.8W+T))) o fórmules de línia de strip, o feu servir programari de disseny per al càlcul.

Afectat per la pèrdua de material (pèrdua dielèctrica/conductora), la longitud de la traça, la freqüència del senyal, el nombre de vies i la desajust d'impedància.

Separeu els dissenys de circuits analògics i digitals, blindeu els senyals sensibles, assegureu la integritat dels plans d'alimentació i de terra, utilitzeu circuits de filtre i optimitzeu les traces per reduir l'àrea del bucle.

Configureu plans de terra grans, augmenteu les vies de terra, escurceu les rutes de terra i trieu una terra d'un sol punt/multipunt/híbrida segons la freqüència.

Analitzeu paràmetres com la impedància de la xarxa elèctrica, la caiguda de tensió i la distribució del corrent mitjançant programari de simulació per avaluar els impactes i optimitzar-los.

Forta capacitat antiinterferències, suprimeix les interferències de mode comú, millora la velocitat de transmissió i la fiabilitat i facilita l'encaminament d'alta densitat.

Mantingueu la coincidència de longitud (diferència ≤ 10% de la distància de transmissió corresponent al flanc de pujada del senyal), l'amplada i l'espaiat uniformes del rastre, controleu la impedància (per exemple, 100 Ω) i eviteu la diafonia.

Minimitzar la mida de la via, augmentar l'anti-pad, afegir vies de connexió a terra al voltant i controlar la relació d'aspecte (≤6).

Realitzar anàlisis de simulació d'integritat del senyal, integritat de la potència i EMI, i provar prototips (per exemple, utilitzant analitzadors de xarxa i oscil·loscopis).

Determinat per l'alçada del component, el nombre de capes, la resistència mecànica i els escenaris d'aplicació, com ara 0,5-1,5 mm per a PCB de telèfons mòbils i 1,6-3,2 mm per a equips industrials.

Tingueu en compte el muntatge amb altres components, la resistència mecànica, l'espai de dissipació de calor i l'impacte de la incrustació dels components en el rendiment mecànic.

Distribuïu raonablement els components generadors de calor, afegiu canals de dissipació de calor (per exemple, forats de calor, làmina de coure), seleccioneu materials d'alta conductivitat tèrmica, afegiu dispositius de dissipació de calor si cal i optimitzeu mitjançant simulació tèrmica.

Els mètodes habituals inclouen la fixació amb cargols, la fixació amb clips i la fixació per soldadura, adequada per a escenaris d'alt manteniment, instal·lació convenient i alta estabilitat, respectivament.

Milloreu la resistència mecànica augmentant el gruix de la placa o afegint reforços, distribuïu el pes uniformement, utilitzeu materials que absorbeixin els impactes per a l'amortiment i reforceu els components clau.

Feu coincidir la carcassa del dispositiu, eviteu les vores afilades, tingueu en compte els processos de producció (per exemple, tall, estampació) i dissenyeu estructures de guia endollables.

Apliqueu pintura triple impermeabilització, utilitzeu connectors impermeables, realitzeu un tractament de segellat i eviteu col·locar components clau en zones propenses a l'aigua o la pols durant el disseny.

Les altes temperatures poden causar l'expansió de la placa i la deriva dels paràmetres dels components; les baixes temperatures poden fer que els materials siguin fràgils. Les PCB de grau industrial funcionen a -40 ℃ ~ 85 ℃, amb requisits de grau militar més estrictes.

Analitzar la distribució de la deformació i l'estrès mitjançant la simulació de l'estrès mecànic i realitzar proves d'impacte, vibració i envelliment a llarg termini.

Diferents materials tenen diferents resistències mecàniques i coeficients d'expansió tèrmica. Per exemple, l'FR-4 té un bon rendiment integral però un coeficient d'expansió tèrmica relativament alt, mentre que els materials de poliimida ofereixen una millor estabilitat tèrmica i resistència mecànica.

Els PCB incrustats requereixen processos addicionals per a la incrustació de components, com ara la fabricació d'estructures intercapes i una laminació més precisa, amb requisits més alts per a la precisió de perforació i xapat.

Incloent-hi laminació, processament de microvia (obertura ≤50 μm), incrustació de components i tractament superficial (per exemple, xapat en or, polvorització d'estany).

Especifiqueu toleràncies precises en el disseny, utilitzeu equips d'alta precisió (com ara perforadores CNC) i realitzeu inspeccions dimensionals i ajustos de procés estrictes en cada procediment.

Inspeccionar les matèries primeres (plaques, components), controlar els paràmetres de laminació/perforació/revestiment, utilitzar proves de raigs X i sonda voladora per detectar connexions internes i rendiment elèctric, i dur a terme una inspecció completa dels productes acabats.

Bombolles/delaminació de laminació, desalineació de perforació/obertura irregular, mala connexió de components/curtcircuit, tractament superficial deficient, desviació dimensional, etc.

Optimitzeu els paràmetres de temperatura, pressió i temps de laminació, pretracteu les plaques per eliminar la humitat i les impureses i utilitzeu la laminació al buit per expulsar l'aire.

Utilitzeu equips de perforació d'alta precisió per controlar els paràmetres, realitzar microgravats a les parets dels forats per millorar l'adhesió del recobriment de coure i detectar la qualitat mitjançant la secció metal·logràfica.

Cribar i provar els components abans d'incrustar-los, optimitzar els processos d'incrustació per garantir connexions fermes i dur a terme proves elèctriques completes i experiments de fiabilitat després de la fabricació.

Afectat pel cost del material (els materials d'alt rendiment són més cars), la complexitat del procés (per exemple, microvies, incrustació de components), la quantitat de producció i el cost d'inspecció.

Investigar la solidesa tècnica (equips, processos), els sistemes de control de qualitat, els casos de producció, les ressenyes dels clients, els pressupostos i els terminis de lliurament.

Inclou inspecció visual, proves elèctriques (multímetre, oscil·loscopi, analitzador de xarxes), proves funcionals, inspecció de raigs X, proves de sondes voladores, etc.

Utilitzeu el llit de claus d'un dispositiu TIC per contactar amb els punts de prova i detectar paràmetres elèctrics dels components, curtcircuits, circuits oberts, desviacions de paràmetres, etc. Cal reservar els punts de prova en el disseny.

Simular l'entorn de treball real, provar funcions de manera exhaustiva, seguir l'ordre de proves bàsiques i complexes i registrar i analitzar anomalies.

Utilitzeu la interfície JTAG per operar les cel·les d'escaneig de límits interns del xip, detectar estats de pins i connexions entre xips, i identificar fallades de circuit obert i curtcircuit.

Primer observeu l'aspecte (components cremats, unions de soldadura esquerdades), després realitzeu proves elèctriques per reduir el rang de fallades, analitzeu els possibles enllaços basats en l'esquema i utilitzeu el mètode de substitució per determinar el punt de fallada.

Relativament alt, ja que els components es troben en capes internes. Cal treure amb cura les capes superiors per exposar el punt de fallada, tornar a laminar per restaurar la integritat després del manteniment i evitar impactes en altres circuits.

Utilitzeu eines d'alta precisió com ara equips de soldadura per micropunts i pinces de precisió. Planifiqueu l'esquema de manteniment amb antelació i utilitzeu calefacció localitzada per controlar la temperatura.

Realitzar proves elèctriques (integritat del senyal, integritat de l'alimentació), proves funcionals i proves de fiabilitat (envelliment, vibracions).

Desenvolupar plans de proves, procediments de diagnòstic de fallades, especificacions d'operacions de manteniment i processos de verificació de la qualitat.

Equips de prova: multímetre, oscil·loscopi, analitzador de xarxes, etc. Equips de manteniment: equips de soldadura per micropunts, pistola d'aire calent, etc.

Tingueu en compte la precisió de la resistència, la potència nominal i el coeficient de temperatura. Seleccioneu les resistències en funció dels requisits del circuit.

S'utilitza per filtrar, desacoblar, emmagatzemar energia, acoblar senyals, etc.

Determinar en funció de la freqüència de funcionament, la inductància i la capacitat de corrent. Per al filtratge de potència, tenir en compte l'ondulació i el corrent de càrrega.

Tingueu en compte el rendiment, el consum d'energia, el tipus de paquet, la fiabilitat i el suport del fabricant.

Feu coincidir els paràmetres elèctrics i les dimensions físiques durant el disseny. Seleccioneu components compatibles amb els materials i processos de la placa i realitzeu la verificació per simulació.

Per a components passius, controleu la temperatura i el temps per evitar la soldadura en fred. Per a components actius, utilitzeu equips d'alta precisió (per exemple, soldadura per refusió) per garantir connexions fiables i evitar danys tèrmics.

Estima la vida útil mitjançant proves d'envelliment accelerades, dades del fabricant i monitorització a llarg termini de dades reals de fallades.

Resistència: deriva de valor/circuit obert. Condensador: fuita/curtcircuit. Inductor: canvi d'inductància/curtcircuit al debanat. Xip: fallada funcional/errors de pin.

Emmagatzemar per categoria amb protecció contra la humitat i les electrostàncies electrostàtiques. Mantenir un sistema d'inventari per registrar informació, realitzar mostrejos regulars i controlar raonablement els nivells d'estoc.

Augmenteu l'espaiat de les traces (≥3×amplada), utilitzeu l'aïllament de terra, optimitzeu la topologia d'enrutament i feu coincidir la impedància.

Introduir paràmetres paràsits, que poden causar pèrdues i retard a altes freqüències. Les vies per a senyals superiors a 10 GHz han de tenir un diàmetre

Afegiu dispositius de protecció ESD (per exemple, díodes TVS), configureu camins de descàrrega ESD i manteniu les traces de senyal clau a ≥2 mm de les vores de la placa.

Utilitzeu raigs X per inspeccionar les unions de soldadura internes. L'alçada de la unió ha de ser de 0,4-0,6 mm, amb una taxa de buits ≤15%.

ENIG per a soldadura d'alta freqüència i precisió. OSP per a baix cost (validesa 6-8 mesos). Estany d'immersió per a soldadura per ona.

Col·loqueu correctament les cobertes de l'apantallament amb una impedància de terra

Diàmetre de via 0,3-0,5 mm, espaiament ≤1 mm, ≥100 vies/cm² per garantir l'eficiència de dissipació de calor.

Línies de dades DDR4: tolerància de longitud ±5 mil. Parells diferencials PCIe: ±2 mil.

Afegiu condensadors de desacoblament (0,1 μF per a alta freqüència, 10 μF per a baixa freqüència). Manteniu l'espai entre la capa de potència i la capa de terra

Estàndard IPC: ≤0,7% per a processos sense plom, ≤0,5% en zones BGA.

Feu servir l'escalat dinàmic de voltatge, apagueu els mòduls inactius i seleccioneu xips de baixa QI (per exemple, la sèrie TI MSP430).

Redueix la pèrdua de senyal i els paràmetres paràsits, augmenta la densitat d'enrutament. Cost un 20%-30% més alt que les vies de forat passant.

Utilitzeu les eines CAM350 o Altium DFM per comprovar l'amplada/espaiat mínim del traç (≥6mil), la relació d'aspecte (≤8:1), etc.

Mètodes habituals: pintura de triple impermeabilització (0,1-0,3 mm de gruix), nanorecobriment (

Utilitzeu un disseny en ventall per reduir la pressió d'enrutament BGA. Les plaques de 4 capes s'adapten al 80% de les necessitats habituals; ≥6 capes per a dissenys d'alta velocitat.

Comproveu la neteja del pad, el gruix de la pasta de soldadura (0,12-0,15 mm) i la temperatura de refusió (punta 235-245 ℃).

Feu servir un megaòhmetre de 500 V. La resistència d'aïllament ha de ser ≥100 MΩ a una humitat ≤60%.

Utilitzeu resistències de terminació (per exemple, funció DDR ODT) i reducció gradual de la impedància. Assegureu-vos que la variació de la impedància sigui

1 unça de coure (35 μm): ~1 A/mm d'amplada de traça. 2 unces: ~1,5 A/mm (augment de temperatura

El negre ajuda a dissipar la calor però és difícil d'inspeccionar. El verd és el més comú. El blanc té una alta reflectivitat (≈80%).

Diàmetre típic: 0,4-0,8 mm. Pas: 0,5-1,0 mm. El pas de 0,5 mm requereix components 0201.

Utilitzeu programari de simulació com ANSYS, basat en les diferències de CTE (per exemple, FR-4 15 ppm/℃, coure 17 ppm/℃).

Utilitzeu filtratge multietapa (circuits de tipus π). Traces de potència d'amplada ≥20 mil per reduir la impedància del camí.

Diàmetre ≥0,6 mm, espaiament ≥1,27 mm. Acabat superficial ENIG, sense cobertura de màscara de soldadura.

Àrea del bucle de senyal d'un sol extrem

Utilitzeu SI9000 per calcular la impedància, controleu la tolerància ±10%. Apliqueu la coincidència de terminació i l'optimització de la topologia.

Contorn: ±0,1 mm. Diàmetre del forat: ±0,05 mm. Profunditat de tall en V: 1/3-2/3 del gruix de la placa.

Utilitzeu pistes serpentines de longitud coincident amb blindatge de terra. Mantingueu-vos allunyats de les línies de dades d'alta velocitat i eviteu el creuament de capes.

Realitzeu proves d'envelliment accelerat (85 ℃ / 85% HR, 1000 h) i proves de vibració (5-500 Hz, acceleració 2G).

Mida del coixinet 0,1-0,2 mm més gran que els cables dels components. Amplada del coixinet SMD 1,2-1,5 × amplada del cable.

Augmenteu l'àrea de coure tèrmic, utilitzeu adhesiu tèrmic (≥1W/mK) i obriu les vies tèrmiques sota els components d'alimentació.

Segons la norma IEC 61000-4-2: descàrrega de contacte ±8kV, descàrrega d'aire ±15kV, amb funcionament normal.

Gruix típic de 15-25 μm. Ha de cobrir completament el coure per evitar curtcircuits del coure exposat.

Combina l'encaminament interactiu i l'autoenrutament. Estableix prioritats d'encaminament, amb els senyals crítics encaminats primer.

Preescalfament: 120-150 ℃ (60-90 s). Reflux: 217-230 ℃ (40-60 s). Velocitat de refredament: 3-6 ℃/s.

Connexió a terra d'un o diversos punts. Multipunt per a circuits d'alta freqüència (>10 MHz), amb resistència de connexió a terra

Tingueu en compte la capacitat de corrent, la resistència de contacte (

Observar unions de soldadura mitjançant secció metal·logràfica (secció metal·logràfica), detectar defectes superficials amb AOI, analitzar la composició dels elements amb XRF.

Espaiat de 5 mil, impedància de 100 ± 10 Ω, diferència de longitud