Sisseehitatud trükkplaat

Sisseehitatud trükkplaat on trükkplaat, mille sisemistesse kihtidesse on otse sisse ehitatud elektroonilised komponendid (näiteks kiibid, takistid ja kondensaatorid), mis vähendab suurust ja parandab jõudlust.

Sisseehitatud trükkplaatidel saab mõned komponendid matta, et vähendada ruumikasutust ja lühendada signaaliteid; tavaliste trükkplaatide komponendid on enamasti pinnale paigaldatud.

Sobib stsenaariumide jaoks, kus on kõrged nõuded suuruse ja jõudluse osas, näiteks nutitelefonid, kantavad seadmed, sõidukiradarid ja lennundusseadmed.

Nõuete analüüs → skemaatiline kujundus → paigutuse planeerimine (sh manustatud komponendid) → marsruutimise kujundus (keskendudes signaali terviklikkusele) → projekteerimisreeglite kontroll → plaadifaili väljund.

Arvestage dielektrilise konstandi, kaduteguri ja soojuspaisumisteguriga. Kõrgsageduslike rakenduste jaoks valige madala dielektrilise konstandi ja väikeste kadudega materjalid; kõrge termilise stabiilsuse saavutamiseks valige madala soojuspaisumisteguriga materjalid.

Paiguta komponendid funktsionaalsete moodulite kaupa, et lühendada signaaliteid; hajuta soojust genereerivad komponendid soojuse hajutamiseks; paiguta tundlikud komponendid müraallikatest eemale; arvesta protsessi teostatavusega.

Takistid valmistatakse dielektrilisele kihile takistuslike materjalide lisamise teel; kondensaatorites kasutatakse vaskfooliumile või aluspindadele kantud kõrge dielektrilise arvelt saadud materjale; induktiivpoolid realiseeritakse kihtidevaheliste spiraalmähiste abil.

Tagage usaldusväärsed elektriühendused, arvestage soojuse hajumise, testitavuse ja hooldatavusega ning järgige kiibitootjate projekteerimisjuhiseid.

Planeerige toite- ja maanduskihid vastavalt energiatarbimisele, tagage toitetasandi terviklikkus, vähendage sisemist takistust ja pingelangust ning tagage stabiilne toiteallikas.

Kontrolli jälje pikkust, määra mõistlikult jälje laiust ja vahekaugust, et vähendada läbikostet, sobita impedants kiirete signaalide jaoks ja vähenda parasiitsete parameetrite mõju.

Sõltuvalt materjalidest ja marsruudi disainist võib see õige disaini korral ulatuda mitme Gbps-ni või rohkem, näiteks tipptasemel sideseadmetes üle 10 Gbps.

Kasutage arvutamiseks valemeid, näiteks mikroribaliini valemit (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) või ribaliini valemeid või kasutage projekteerimistarkvara.

Mõjutatud materjali kadu (dielektriline/juhtme kadu), jälje pikkus, signaali sagedus, läbilaskeavade arv ja impedantsi mittevastavus.

Eraldage analoog- ja digitaalahelate paigutus, varjestage tundlikke signaale, tagage toite- ja maandustasandite terviklikkus, kasutage filtriahelaid ja optimeerige jälgi, et vähendada ahela pindala.

Paigaldage suured maandustasandid, suurendage maandusavade arvu, lühendage maandusteid ja valige sageduse järgi ühepunktiline/mitmepunktiline/hübriidmaandus.

Analüüsige simulatsioonitarkvara abil parameetreid, nagu elektrivõrgu impedants, pingelang ja voolujaotus, et hinnata mõjusid ja optimeerida.

Tugev häiretevastane võime, summutab ühisrežiimi häireid, parandab edastuskiirust ja töökindlust ning hõlbustab suure tihedusega marsruutimist.

Säilitage pikkuse sobivus (erinevus ≤ 10% signaali tõususervale vastavast edastuskaugusest), ühtlane jälje laius ja vahekaugus, juhttakistus (nt 100 Ω) ja vältige läbikostet.

Minimeerige avade suurust, suurendage kaitsekihti, lisage maandusviad ümberringi ja kontrollige kuvasuhet (≤6).

Tehke signaali terviklikkuse, toite terviklikkuse ja EMI simulatsioonianalüüse ning testige prototüüpe (nt kasutades võrguanalüsaatoreid ja ostsilloskoope).

Määratakse komponendi kõrguse, kihtide arvu, mehaanilise tugevuse ja rakendusstsenaariumide järgi, näiteks 0,5–1,5 mm mobiiltelefonide trükkplaatide ja 1,6–3,2 mm tööstusseadmete puhul.

Arvestage kokkupanekuga teiste komponentidega, mehaanilise tugevusega, soojuse hajumise ruumiga ja komponentide paigaldamise mõjuga mehaanilisele jõudlusele.

Soojusgeneraatorite mõistlik paigutus, soojuseralduskanalite lisamine (nt soojusaugud, vaskfoolium), suure soojusjuhtivusega materjalide valimine, vajadusel soojuseraldusseadmete lisamine ja termilise simulatsiooni abil optimeerimine.

Levinud meetodite hulka kuuluvad kruvikinnitus, klambriga kinnitamine ja keevituskinnitus, mis sobivad vastavalt suure hooldusvajadusega, mugava paigaldamise ja suure stabiilsusega olukordades.

Parandage mehaanilist tugevust, suurendades plaadi paksust või lisades jäigastavaid elemente, jaotage kaal ühtlaselt, kasutage puhverdamiseks lööke neelavaid materjale ja tugevdage põhikomponente.

Sobitage seadme korpus, vältige teravaid servi, arvestage tootmisprotsessidega (nt lõikamine, stantsimine) ja projekteerige pistikühendusega juhtstruktuurid.

Kandke peale kolmekihiline kaitsevärv, kasutage veekindlaid ühendusi, teostage tihendustöötlus ja vältige paigutuse ajal võtmekomponentide paigutamist vee-/tolmuohtlikesse kohtadesse.

Kõrge temperatuur võib põhjustada plaadi paisumist ja komponentide parameetrite nihet; madal temperatuur võib muuta materjalid hapraks. Tööstusliku kvaliteediga trükkplaadid töötavad temperatuuril -40 ℃ ~ 85 ℃, kus kehtivad rangemad sõjaväeklassi nõuded.

Analüüsige deformatsiooni ja pingejaotust mehaanilise pinge simulatsiooni abil ning tehke löögi-, vibratsiooni- ja pikaajalise vananemise katseid.

Erinevatel materjalidel on erinev mehaaniline tugevus ja soojuspaisumistegurid. Näiteks FR-4-l on head üldised omadused, kuid suhteliselt kõrge soojuspaisumisteguriga materjalid, samas kui polüimiidmaterjalid pakuvad paremat termilist stabiilsust ja mehaanilist tugevust.

Sisseehitatud trükkplaatide komponentide manustamiseks on vaja täiendavaid protsesse, näiteks vahekihi struktuuri valmistamist ja täpsemat lamineerimist, kusjuures puurimise ja plaadistamise täpsusele on seatud kõrgemad nõuded.

Sealhulgas lamineerimine, mikroavade töötlemine (ava ≤50 μm), komponentide manustamine ja pinnatöötlus (nt kullamine, tina pihustamine).

Määrake konstruktsioonis täpsed tolerantsid, kasutage ülitäpseid seadmeid (näiteks CNC-puurmasinaid) ning tehke igas protseduuris rangeid mõõtmete kontrolle ja protsessi kohandamist.

Kontrollige tooraineid (plaadid, komponendid), jälgige lamineerimise/puurimise/katmise parameetreid, kasutage röntgen- ja lendavate sondidega katseid sisemiste ühenduste ja elektrilise jõudluse tuvastamiseks ning teostage valmistoodete täielik kontroll.

Lamineerimismullid/kihistumine, puurimise valejoondus/ebaühtlane ava, halb komponentide ühendus/lühis, halb pinnatöötlus, mõõtmete kõrvalekalle jne.

Optimeerige lamineerimise temperatuuri, rõhku ja aega, eeltöödelge plaate niiskuse ja lisandite eemaldamiseks ning kasutage õhu eemaldamiseks vaakumlamineerimist.

Kasutage parameetrite kontrollimiseks ülitäpseid puurimisseadmeid, tehke augu seintele mikrosöövitust vaskkatte nakkuvuse parandamiseks ja tuvastage kvaliteeti metallograafilise sektsioonimise abil.

Komponentide sõelumine ja testimine enne paigaldamist, paigaldamisprotsesside optimeerimine kindlate ühenduste tagamiseks ning põhjalike elektriliste testide ja töökindluse katsete läbiviimine pärast tootmist.

Mõjutatud materjali maksumusest (kõrgjõudlusega materjalid on kallimad), protsessi keerukusest (nt mikroviad, komponentide manustamine), tootmiskogusest ja kontrolli maksumusest.

Uurige tehnilist tugevust (seadmed, protsessid), kvaliteedikontrollisüsteeme, tootmisjuhtumeid, klientide arvustusi, hinnapakkumisi ja tarneaegu.

Sealhulgas visuaalne kontroll, elektrilised testid (multimeeter, ostsilloskoop, võrguanalüsaator), funktsionaalsed testid, röntgenkontroll, lendavate sondidega testimine jne.

Kasutage IKT-seadme naelapeenraid testpunktidega ühenduse loomiseks ja komponentide elektriliste parameetrite, lühiste, avatud vooluringide, parameetrite kõrvalekallete jms tuvastamiseks. Testpunktid tuleb konstruktsioonis reserveerida.

Simuleerige tegelikku töökeskkonda, testige funktsioone põhjalikult, järgige lihtsatest kuni keerukate testideni järjestust ning registreerige ja analüüsige anomaaliaid.

Kasutage JTAG-liidest kiibi sisemiste piiride skaneerimislahtrite juhtimiseks, tihvtide olekute ja kiipidevaheliste ühenduste tuvastamiseks ning avatud ja lühisevigade tuvastamiseks.

Esmalt jälgige välimust (põlenud komponendid, pragunenud jooteühendused), seejärel tehke elektrilised testid rikkepiirkonna kitsendamiseks, analüüsige skeemi põhjal võimalikke ühendusi ja kasutage asendusmeetodit rikkepunkti määramiseks.

Suhteliselt kõrge, kuna komponendid asuvad sisemistes kihtides. See nõuab ülemiste kihtide hoolikat eemaldamist rikkekoha paljastamiseks, terviklikkuse taastamiseks pärast hooldust uuesti lamineerimist ja mõjude vältimist teistele vooluringidele.

Kasutage täppistööriistu, näiteks mikropunktkeevitusseadmeid ja täppispintsette. Planeerige hoolduskava ette ja kasutage temperatuuri reguleerimiseks lokaliseeritud kütet.

Tehke elektrilisi katseid (signaali terviklikkus, toite terviklikkus), funktsionaalseid katseid ja töökindluse katseid (vananemine, vibratsioon).

Töötada välja testimisplaanid, rikete diagnoosimise protseduurid, hooldustoimingute spetsifikatsioonid ja kvaliteedikontrolli protsessid.

Testimisseadmed: multimeeter, ostsilloskoop, võrguanalüsaator jne. Hooldusseadmed: mikropunktkeevitusseadmed, kuumaõhupüstol jne.

Arvestage takistuse täpsuse, võimsusnäitaja ja temperatuurikoefitsiendiga. Valige takistid vastavalt vooluringi nõuetele.

Kasutatakse filtreerimiseks, lahtisidumise, energia salvestamise, signaali ühendamise jms jaoks.

Määrake see töösageduse, induktiivsuse ja voolutaluvuse põhjal. Võimsuse filtreerimisel arvestage pulsatsiooni ja koormusvooluga.

Arvestage jõudluse, energiatarbimise, pakendi tüübi, töökindluse ja tootja toega.

Projekteerimise käigus tuleb elektrilised parameetrid ja füüsikalised mõõtmed sobitada. Valige komponendid, mis ühilduvad plaadimaterjalide ja -protsessidega, ning viige läbi simulatsioonipõhine kontrollimine.

Passiivsete komponentide puhul kontrollige temperatuuri ja aega, et vältida külmjootmist. Aktiivsete komponentide puhul kasutage usaldusväärsete ühenduste tagamiseks ja termiliste kahjustuste vältimiseks ülitäpseid seadmeid (nt reflow-jootmist).

Hinnake eluiga kiirendatud vananemistestide, tootjaandmete ja tegelike rikete andmete pikaajalise jälgimise abil.

Takistus: väärtuse triiv/avatud vooluring. Kondensaator: leke/lühis. Induktiiv: induktiivsuse muutus/mähise lühis. Kiip: funktsionaalne rike/tihvtide vead.

Hoida kategooriate kaupa, kaitstuna niiskuse ja ESD eest. Peada inventuurisüsteemi teabe registreerimiseks, regulaarsete proovide võtmiseks ja laoseisu mõistlikuks kontrollimiseks.

Suurendage kaablite vahekaugust (≥3×laius), kasutage maandusisolatsiooni, optimeerige marsruudi topoloogiat ja sobitage impedants.

Kehtestage parasiitsed parameetrid, mis võivad kõrgetel sagedustel põhjustada kadusid ja viivitusi. Üle 10 GHz signaalide jaoks mõeldud läbipääsude läbimõõt peaks olema

Lisage ESD-kaitseseadmed (nt TVS-dioodid), seadke üles ESD-lahenduste teed ja hoidke võtmesignaalide jäljed plaadi servadest ≥2 mm kaugusel.

Sisemiste jooteühenduste kontrollimiseks kasutage röntgenit. Ühenduse kõrgus peaks olema 0,4–0,6 mm ja tühimike osakaal ≤15%.

ENIG kõrgsageduslikuks ja täppisjootmiseks. OSP madala hinna tagamiseks (kehtivus 6-8 kuud). Lainejootmiseks mõeldud sukeldustina.

Paigaldage varjestuskatted õigesti maandustakistusega

Läbimõõt 0,3–0,5 mm, vahe ≤1 mm, ≥100 ava/cm², et tagada soojuse hajumise efektiivsus.

DDR4 andmeliinid: pikkuse tolerants ±5mil. PCIe diferentsiaalpaarid: ±2mil.

Lisage lahtisidurduskondensaatorid (0,1 μF kõrgsageduse jaoks, 10 μF madalsageduse jaoks). Hoidke toite- ja maanduskihi vahekaugus

IPC standard: ≤0,7% pliivabade protsesside puhul, ≤0,5% BGA piirkondades.

Kasutage dünaamilist pinge skaleerimist, lülitage jõudeolekus olevad moodulid välja ja valige madala IQ-ga kiibid (nt TI MSP430 seeria).

Vähendab signaali kadu ja parasiitseid parameetreid, suurendab marsruudi tihedust. Maksumus on 20–30% kõrgem kui läbivate avadega viadel.

Kasutage CAM350 või Altium DFM tööriistu, et kontrollida minimaalset jälje laiust/vahe (≥6mil), kuvasuhet (≤8:1) jne.

Levinumad meetodid: kolmekihiline kaitsevärv (paksus 0,1–0,3 mm), nanokate (

BGA marsruutimiskoormuse vähendamiseks kasutage väljaviikudega disaini. 4-kihilised plaadid vastavad 80% tavapärastest vajadustest; ≥6 kihti kiirete konstruktsioonide jaoks.

Kontrollige jootepadja puhtust, jootepasta paksust (0,12–0,15 mm) ja tagasijoomise temperatuuri (tipp 235–245 ℃).

Kasutage 500 V megaohmmeetrit. Isolatsioonitakistus peaks olema ≥100 MΩ ja õhuniiskus ≤60%.

Kasutage lõpptakisteid (nt DDR ODT funktsiooniga) ja impedantsi vähendavat takistit. Veenduge, et impedantsi kõikumine oleks

1 unts vaske (35 μm): ~1 A/mm trajektoori laius. 2 untsi: ~1,5 A/mm (temperatuuri tõus

Must värv soodustab soojuse hajumist, kuid seda on raske kontrollida. Roheline on kõige levinum. Valgel on kõrge peegelduvus (≈80%).

Tüüpiline läbimõõt: 0,4–0,8 mm. Samm: 0,5–1,0 mm. 0,5 mm sammu jaoks on vaja 0201 komponente.

Kasutage simulatsioonitarkvara, näiteks ANSYS, mis põhineb CTE erinevustel (nt FR-4 15 ppm/℃, vask 17 ppm/℃).

Kasutage mitmeastmelist filtreerimist (π-tüüpi vooluringid). Tee takistuse vähendamiseks on võimsustrasside laius ≥20mil.

Läbimõõt ≥0,6 mm, vahekaugus ≥1,27 mm. Pinnaviimistlus ENIG, jootemaski katmata.

Ühe otsaga signaalisilmuse pindala

Kasutage impedantsi arvutamiseks SI9000-t, juhtimistolerants on ±10%. Rakendage terminatsioonide sobitamist ja topoloogia optimeerimist.

Kontuur: ±0,1 mm. Augu läbimõõt: ±0,05 mm. V-lõike sügavus: 1/3–2/3 plaadi paksusest.

Kasutage maandatud varjestusega looklevaid pikkusega sobitatud radasid. Hoidke eemale kiiretest andmesideliinidest ja vältige kihtide ristumist.

Tehke kiirendatud vanandamise katseid (85 ℃ / 85% suhteline õhuniiskus, 1000 tundi) ja vibratsioonikatseid (5–500 Hz, 2G kiirendus).

Padja suurus on 0,1–0,2 mm suurem kui komponentide juhtmetel. SMD padja laius 1,2–1,5 × juhtme laius.

Suurendage termilise vase pinda, kasutage termoliimi (≥1 W/mK) ja avage toitekomponentide all olevad termilised läbipääsud.

Vastavalt standardile IEC 61000-4-2: kontaktlahendus ±8kV, õhklahendus ±15kV, normaalse funktsionaalsuse korral.

Tüüpiline paksus 15–25 μm. Peab vase täielikult katma, et vältida paljastatud vasest tingitud lühiseid.

Kombineeri interaktiivne ja automaatne marsruutimine. Määra marsruutimise prioriteedid, kusjuures kriitilised signaalid suunatakse esimesena.

Eelsoojendus: 120–150 ℃ (60–90 s). Tagasivool: 217–230 ℃ (40–60 s). Jahutuskiirus: 3–6 ℃/s.

Ühe- või mitmepunktiline maandus. Mitmepunktiline kõrgsagedusahelate jaoks (>10 MHz), maandustakistusega

Arvestage voolutaluvust, kontakttakistust (

Jooteühenduste uurimine metallograafilise sektsiooni abil, pinnadefektide tuvastamine AOI abil, elementide koostise analüüs röntgenkiirguse abil.

Vahe 5mil, takistus 100±10Ω, pikkuste vahe