Кіріктірілген PCB

Кіріктірілген баспа платасы (PCB) - бұл ішкі қабаттарына тікелей енгізілген, өлшемін кішірейтетін және өнімділігін жақсартатын электрондық компоненттері (мысалы, чиптер, резисторлар және конденсаторлар) бар схемалық плата.

Кіріктірілген баспа платалары кеңістікті азайту және сигнал жолдарын қысқарту үшін кейбір компоненттерді көміп тастай алады; кәдімгі баспа платаларындағы компоненттер көбінесе бетіне орнатылады.

Смартфондар, киілетін құрылғылар, көлік радарлары және аэроғарыштық жабдықтар сияқты өлшемі мен өнімділігіне жоғары талаптар қойылатын сценарийлерге жарамды.

Талаптарды талдау → схемалық жобалау → орналасуды жоспарлау (енгізілген компоненттерді қоса алғанда) → маршруттауды жобалау (сигнал тұтастығына назар аудару) → жобалау ережесін тексеру → тақта файлының шығысы.

Диэлектрлік тұрақтыны, шығын коэффициентін және жылулық кеңею коэффициентін ескеріңіз. Жоғары жиілікті қолдану үшін төмен диэлектрлік тұрақты және төмен шығынды материалдарды таңдаңыз; жоғары жылулық тұрақтылық үшін төмен жылулық кеңею коэффициенттері бар материалдарды таңдаңыз.

Сигнал жолдарын қысқарту үшін компоненттерді функционалды модульдер арқылы орналастырыңыз; жылуды тарату үшін жылу шығаратын компоненттерді таратыңыз; сезімтал компоненттерді шу көздерінен алыс орналастырыңыз; процестің орындылығын қарастырыңыз.

Резисторлар диэлектрлік қабатқа резистивті материалдарды қосу арқылы жасалады; конденсаторлар мыс фольгаға немесе негіздерге жабылған жоғары диэлектрлік материалдарды пайдаланады; индукторлар қабаттар арасындағы спиральды катушкалар арқылы жүзеге асырылады.

Сенімді электр қосылымдарын қамтамасыз етіңіз, жылудың таралуын, сынақтан өтуін және техникалық қызмет көрсетуді ескеріңіз және чип өндірушілерінің жобалау нұсқауларын орындаңыз.

Қуат тұтынуына сәйкес қуат және жер қабаттарын жоспарлаңыз, қуат жазықтығының тұтастығын қамтамасыз етіңіз, ішкі кедергі мен кернеудің төмендеуін азайтыңыз және тұрақты қуат көзін қамтамасыз етіңіз.

Із ұзындығын басқарыңыз, айқаспалы байланысты азайту, жоғары жылдамдықты сигналдар үшін кедергіні сәйкестендіру және паразиттік параметрлер арқылы әсерді азайту үшін із ені мен аралығын тиісті түрде орнатыңыз.

Материалдар мен маршруттау дизайнына байланысты, дұрыс жобаланған кезде, мысалы, жоғары деңгейлі байланыс құрылғыларында 10 Гбит/с-тан астам жылдамдыққа жетуі мүмкін.

Микрожолақ сызықтық формуласы (Z0 = (87/√(εr+1.41))×ln(5.98H/(0.8W+T))) немесе жолақ сызықтық формулалары сияқты формулаларды пайдаланыңыз немесе есептеу үшін жобалау бағдарламалық жасақтамасын пайдаланыңыз.

Материалдың жоғалуы (диэлектрлік/өткізгіштің жоғалуы), із ұзындығы, сигнал жиілігі, өткелдер саны және импеданс сәйкессіздігі әсер етеді.

Аналогты және цифрлық тізбек орналасуларын бөлектеңіз, сезімтал сигналдарды қорғаңыз, қуат және жерге қосу жазықтықтарының тұтастығын қамтамасыз етіңіз, сүзгі тізбектерін пайдаланыңыз және ілмек ауданын азайту үшін іздерді оңтайландырыңыз.

Жерге қосудың үлкен жазықтықтарын орнатыңыз, жерге қосу жолдарын көбейтіңіз, жерге қосу жолдарын қысқартыңыз және жиілікке сәйкес бір нүктелі/көп нүктелі/гибридті жерге қосуды таңдаңыз.

Әсерлерді бағалау және оңтайландыру үшін модельдеу бағдарламалық жасақтамасы арқылы электр желісінің кедергісі, кернеудің төмендеуі және токтың таралуы сияқты параметрлерді талдаңыз.

Күшті кедергіге қарсы қабілет, жалпы режимдегі кедергілерді басады, беру жылдамдығы мен сенімділігін жақсартады және жоғары тығыздықты маршруттауды жеңілдетеді.

Ұзындық сәйкестігін (сигналдың көтерілу шетіне сәйкес келетін беріліс қашықтығының ≤ 10%-ы айырмашылығы), із ені мен арақашықтығын біркелкі ұстаңыз, кедергіні басқарыңыз (мысалы, 100Ω) және айқаспалы байланыстардан аулақ болыңыз.

Өлшемді кішірейтіңіз, қорғаныс тақтасын үлкейтіңіз, жерге қосу өткізгіштерін қосыңыз және арақатынасын басқарыңыз (≤6).

Сигнал тұтастығын, қуат тұтастығын және EMI ​​модельдеу талдауларын орындаңыз және прототиптерді тексеріңіз (мысалы, желілік анализаторлар мен осциллографтарды пайдалану арқылы).

Компонент биіктігі, қабаттар саны, механикалық беріктігі және қолдану сценарийлері бойынша анықталады, мысалы, ұялы телефондардың баспа платалары үшін 0,5-1,5 мм және өнеркәсіптік жабдықтар үшін 1,6-3,2 мм.

Басқа компоненттермен құрастыруды, механикалық беріктікті, жылу тарату кеңістігін және компоненттерді енгізудің механикалық өнімділікке әсерін ескеріңіз.

Жылу шығаратын компоненттерді орынды түрде орналастырыңыз, жылу тарату арналарын қосыңыз (мысалы, жылу тесіктері, мыс фольга), жоғары жылу өткізгіштік материалдарын таңдаңыз, қажет болған жағдайда жылу тарату құрылғыларын қосыңыз және жылулық модельдеу арқылы оңтайландырыңыз.

Жалпы әдістерге бұрандаларды бекіту, қысқышты бекіту және дәнекерлеу арқылы бекіту жатады, олар тиісінше жоғары техникалық қызмет көрсетуді, ыңғайлы орнатуды және жоғары тұрақтылықты қажет ететін жағдайларға жарамды.

Тақта қалыңдығын арттыру немесе қатайтқыштарды қосу арқылы механикалық беріктікті жақсартыңыз, салмақты біркелкі таратыңыз, буферлеу үшін соққыны сіңіретін материалдарды пайдаланыңыз және негізгі компоненттерді нығайтыңыз.

Құрылғы корпусын сәйкестендіріңіз, өткір жиектерден аулақ болыңыз, өндіріс процестерін (мысалы, кесу, штамптау) ескеріңіз және қосылатын бағыттаушы құрылымдарды жобалаңыз.

Орналастыру кезінде үш қабатты бояуды жағыңыз, су өткізбейтін қосқыштарды пайдаланыңыз, тығыздағыш өңдеуді орындаңыз және негізгі компоненттерді су/шаң түсетін жерлерге қоймаңыз.

Жоғары температура тақтаның кеңеюіне және компонент параметрлерінің ауытқуына әкелуі мүмкін; төмен температура материалдарды сынғыш етуі мүмкін. Өнеркәсіптік деңгейдегі баспа платалары -40℃ ~ 85℃ температурада жұмыс істейді, әскери деңгейдегі талаптар қатаңырақ.

Механикалық кернеуді модельдеу арқылы деформация мен кернеудің таралуын талдаңыз, соққы, діріл сынақтарын және ұзақ мерзімді қартаю сынақтарын жүргізіңіз.

Әр түрлі материалдардың механикалық беріктігі мен жылу кеңею коэффициенттері әртүрлі. Мысалы, FR-4 жақсы кешенді сипаттамаларға ие, бірақ салыстырмалы түрде жоғары жылу кеңею коэффициентіне ие, ал полиамидті материалдар жақсы жылу тұрақтылығы мен механикалық беріктікті қамтамасыз етеді.

Кіріктірілген ПХД компоненттерді енгізу үшін қосымша процестерді, мысалы, қабат аралық құрылымды жасауды және дәлірек ламинациялауды қажет етеді, бұрғылау және қаптау дәлдігіне жоғары талаптар қойылады.

Ламинациялауды, микро-өту арқылы өңдеуді (диафрагма ≤50 мкм), компоненттерді енгізуді және бетті өңдеуді (мысалы, алтын жалату, қалайы бүрку) қамтиды.

Дизайнда дәл төзімділіктерді көрсетіңіз, жоғары дәлдіктегі жабдықты (мысалы, CNC бұрғылау машиналары) пайдаланыңыз және әрбір процедурада қатаң өлшемдік тексерулер мен процесті реттеуді жүргізіңіз.

Шикізатты (тақтайларды, компоненттерді) тексеру, ламинациялау/бұрғылау/қаптау параметрлерін бақылау, ішкі қосылымдар мен электрлік өнімділікті анықтау үшін рентген және ұшатын зонд сынақтарын қолдану және дайын өнімдерді толық тексеру.

Ламинация көпіршіктері/деламинация, бұрғылаудың тураланбауы/тесіктің біркелкі еместігі, компоненттердің нашар қосылуы/қысқа тұйықталу, беткі өңдеудің нашарлығы, өлшемдік ауытқу және т.б.

Ламинация температурасын, қысымын және уақыт параметрлерін оңтайландырыңыз, ылғал мен қоспаларды кетіру үшін тақталарды алдын ала өңдеңіз және ауаны шығару үшін вакуумды ламинацияны пайдаланыңыз.

Параметрлерді басқару үшін жоғары дәлдіктегі бұрғылау жабдықтарын пайдаланыңыз, мыс қаптамасының адгезиясын жақсарту үшін тесік қабырғаларында микроойуды орындаңыз және металлографиялық секция арқылы сапаны анықтаңыз.

Құрамдас бөліктерді ендірмес бұрын сүзгіден өткізіп, сынақтан өткізіңіз, берік қосылыстарды қамтамасыз ету үшін ендірме процестерін оңтайландырыңыз және өндірістен кейін кешенді электрлік сынақтар мен сенімділік тәжірибелерін жүргізіңіз.

Материалдық шығындар (жоғары өнімді материалдар қымбатырақ), процестің күрделілігі (мысалы, микро-транзиторлар, компоненттерді енгізу), өндіріс көлемі және тексеру құны әсер етеді.

Техникалық күшті (жабдықтар, процестер), сапаны бақылау жүйелерін, өндірістік жағдайларды, тұтынушылардың пікірлерін, баға ұсыныстарын және жеткізу мерзімдерін зерттеңіз.

Көрнекі тексеруді, электрлік тексеруді (мультиметр, осциллограф, желілік анализатор), функционалды тексеруді, рентгендік тексеруді, ұшатын зондты тексеруді және т.б. қоса алғанда.

Сынақ нүктелеріне тию және компоненттің электр параметрлерін, қысқа тұйықталуды, үзілістерді, параметрлердің ауытқуларын және т.б. анықтау үшін АКТ құрылғысының негізгі элементтерін пайдаланыңыз. Сынақ нүктелері жобалау кезінде сақталуы керек.

Нақты жұмыс ортасын модельдеу, функцияларды жан-жақты тексеру, негізгіден күрделіге дейінгі сынақтардың ретін сақтау, сондай-ақ ауытқуларды тіркеу және талдау.

Чиптің ішкі шекаралық сканерлеу ұяшықтарын басқару, түйреуіш күйлерін және чипаралық қосылымдарды анықтау, сондай-ақ ашық және қысқа тұйықталу ақауларын анықтау үшін JTAG интерфейсін пайдаланыңыз.

Алдымен сыртқы түрін бақылаңыз (күйген компоненттер, жарылған дәнекерлеу қосылыстары), содан кейін ақаулық диапазонын тарылту үшін электрлік сынақтар жүргізіңіз, схемаға негізделген ықтимал байланыстарды талдаңыз және ақаулық нүктесін анықтау үшін алмастыру әдісін қолданыңыз.

Құрамдас бөліктер ішкі қабаттарда болғандықтан, салыстырмалы түрде жоғары. Бұл ақаулық нүктесін ашу үшін жоғарғы қабаттарды мұқият алып тастауды, техникалық қызмет көрсетуден кейін тұтастықты қалпына келтіру үшін қайта ламинаттауды және басқа тізбектерге әсер етуден аулақ болуды талап етеді.

Микронүктелі дәнекерлеу жабдықтары және дәлдіктегі пинцет сияқты жоғары дәлдіктегі құралдарды пайдаланыңыз. Техникалық қызмет көрсету схемасын алдын ала жоспарлаңыз және температураны бақылау үшін жергілікті қыздыруды пайдаланыңыз.

Электрлік сынақтарды (сигнал тұтастығы, қуат тұтастығы), функционалдық сынақтарды және сенімділік сынақтарын (қартаю, діріл) жүргізу.

Сынақ жоспарларын, ақауларды диагностикалау процедураларын, техникалық қызмет көрсету сипаттамаларын және сапаны тексеру процестерін әзірлеу.

Сынақ жабдықтары: мультиметр, осциллограф, желілік анализатор және т.б. Техникалық қызмет көрсету жабдықтары: микронүктелі дәнекерлеу жабдықтары, ыстық ауа тапаншасы және т.б.

Кедергінің дәлдігін, қуат рейтингін және температура коэффициентін ескеріңіз. Резисторларды тізбек талаптарына негіздеп таңдаңыз.

Сүзу, ажырату, энергияны сақтау, сигналды байланыстыру және т.б. үшін қолданылады.

Жұмыс жиілігіне, индуктивтілікке және ток сыйымдылығына негізделіп анықтаңыз. Қуатты сүзу үшін толқындық және жүктеме тогын ескеріңіз.

Өнімділікті, қуат тұтынуды, қаптама түрін, сенімділікті және өндірушінің қолдауын ескеріңіз.

Жобалау кезінде электрлік параметрлер мен физикалық өлшемдерді сәйкестендіріңіз. Тақта материалдары мен процестерімен үйлесімді компоненттерді таңдаңыз және модельдеуді тексеруді жүргізіңіз.

Пассивті компоненттер үшін суық дәнекерлеудің алдын алу үшін температура мен уақытты бақылаңыз. Белсенді компоненттер үшін сенімді қосылымдарды қамтамасыз ету және термиялық зақымдануды болдырмау үшін жоғары дәлдіктегі жабдықты (мысалы, қайта ағып тұратын дәнекерлеу) пайдаланыңыз.

Жеделдетілген қартаю сынақтары, өндіруші деректері және нақты ақаулық деректерін ұзақ мерзімді бақылау арқылы қызмет ету мерзімін бағалаңыз.

Кедергі: мәннің ауытқуы/тізбектің ашылуы. Конденсатор: ағып кету/қысқа тұйықталу. Индуктор: индуктивтіліктің өзгеруі/ораманың қысқа тұйықталуы. Чип: функционалдық ақау/түйме ақаулары.

Ылғалдан және электростатикалық зақымданудан қорғалған санат бойынша сақтаңыз. Ақпаратты тіркеу, үнемі сынама алу және қор деңгейін тиісті түрде бақылау үшін түгендеу жүйесін жүргізіңіз.

Іздеу аралығын арттырыңыз (≥3×ені), жерге қосу оқшаулауын пайдаланыңыз, маршруттау топологиясын оңтайландырыңыз және кедергіні сәйкестендіріңіз.

Паразиттік параметрлерді енгізу, бұл жоғары жиіліктерде жоғалу мен кідіріс тудыруы мүмкін. 10 ГГц-тен жоғары сигналдарға арналған Via диаметрі

ESD қорғаныс құрылғыларын (мысалы, TVS диодтары) қосыңыз, ESD разряд жолдарын орнатыңыз және кілт сигналының іздерін тақтаның шеттерінен ≥2 мм қашықтықта ұстаңыз.

Ішкі дәнекерлеу қосылыстарын тексеру үшін рентгенді пайдаланыңыз. Қосылудың биіктігі 0,4-0,6 мм, ал бос орын жиілігі ≤15% болуы керек.

Жоғары жиілікті және дәл дәнекерлеуге арналған ENIG. Төмен бағаға арналған OSP (жарамдылық мерзімі 6-8 ай). Толқынды дәнекерлеуге арналған батырмалы қалайы.

Жерге қосу кедергісі

Жылу тарату тиімділігін қамтамасыз ету үшін диаметрі 0,3-0,5 мм, аралығы ≤1 мм, ≥100 виас/см².

DDR4 деректер желілері: ұзындыққа төзімділік ±5 миль. PCIe дифференциалды жұптары: ±2 миль.

Ажырататын конденсаторларды қосыңыз (жоғары жиілік үшін 0,1 мкФ, төмен жиілік үшін 10 мкФ). Қуат/жер қабаты аралығын

IPC стандарты: қорғасынсыз процестер үшін ≤0,7%, BGA аймақтарында ≤0,5%.

Динамикалық кернеуді масштабтауды, бос тұрған модульдерді өшіруді және төмен IQ чиптерін (мысалы, TI MSP430 сериясы) таңдаңыз.

Сигнал жоғалуын және паразиттік параметрлерді азайтыңыз, маршруттау тығыздығын арттырыңыз. Тесіктік транзиттерге қарағанда құны 20%-30%-ға жоғары.

CAM350 немесе Altium DFM құралдарын пайдаланып, минималды із енін/аралықты (≥6 миль), пропорция қатынасын (≤8:1) және т.б. тексеріңіз.

Жалпы әдістер: үш қабатты бояу (қалыңдығы 0,1-0,3 мм), нано жабын (

BGA бағыттау қысымын азайту үшін желдеткішті дизайнды пайдаланыңыз. 4 қабатты тақталар әдеттегі қажеттіліктердің 80%-ын қанағаттандырады; жоғары жылдамдықты конструкциялар үшін ≥6 қабат.

Жастықшаның тазалығын, дәнекерлеу пастасы қалыңдығын (0,12-0,15 мм) және қайта ағызу температурасын (ең жоғарысы 235-245℃) тексеріңіз.

500 В мегаомметрді пайдаланыңыз. 60% ылғалдылық кезінде оқшаулау кедергісі ≥100MΩ болуы керек.

Аяқтау резисторларын (мысалы, DDR ODT функциясы) және импеданстың конус тәрізді болуын пайдаланыңыз. Импеданстың өзгеруінің

1 унция мыс (35 мкм): ~1A/мм із ені. 2 унция: ~1,5A/мм (температураның көтерілуі

Қара түс жылудың таралуына көмектеседі, бірақ оны тексеру қиын. Жасыл түс ең көп таралған. Ақ түс жоғары шағылыстырушылыққа ие (≈80%).

Әдеттегі диаметрі: 0,4-0,8 мм. Қадам: 0,5-1,0 мм. 0,5 мм қадам үшін 0201 компоненттері қажет.

CTE айырмашылықтарына негізделген ANSYS сияқты модельдеу бағдарламалық жасақтамасын пайдаланыңыз (мысалы, FR-4 15ppm/℃, мыс 17ppm/℃).

Көп сатылы сүзгілеуді қолданыңыз (π типті тізбектер). Жол кедергісін азайту үшін қуат іздері ≥20 миль ені.

Диаметрі ≥0,6 мм, аралығы ≥1,27 мм. Беткі қабаты ENIG, дәнекерлеу маскасымен қапталмаған.

Бір ұшты сигнал ілмегінің ауданы

Импедансты есептеу үшін SI9000 пайдаланыңыз, төзімділікті ±10% басқарыңыз. Аяқтауды сәйкестендіруді және топологияны оңтайландыруды қолданыңыз.

Контуры: ±0,1 мм. Тесік диаметрі: ±0,05 мм. V-тәрізді кесу тереңдігі: тақтай қалыңдығының 1/3-2/3 бөлігі.

Жерге қорғанышпен бірге ұзындығы сәйкес келетін жылан тәрізді жолдарды пайдаланыңыз. Жоғары жылдамдықты деректер желілерінен алыс ұстаңыз және қабаттардың қиылысуынан аулақ болыңыз.

Жеделдетілген қартаю сынақтарын (85℃/85%RH, 1000h) және діріл сынақтарын (5-500Гц, 2G үдеу) жүргізіңіз.

Тірек өлшемі құрамдас сымдарға қарағанда 0,1-0,2 мм үлкен. SMD төсемінің ені 1,2-1,5× сым ені.

Мыстың термиялық ауданын үлкейтіңіз, термиялық желімді (≥1 Вт/мК) қолданыңыз және қуат компоненттерінің астындағы термиялық өткізгіштерді ашыңыз.

IEC 61000-4-2 стандартына сәйкес: қалыпты жұмыс істеу кезінде контактілі разряд ±8 кВ, ауа разряд ±15 кВ.

Әдеттегі қалыңдығы 15-25 мкм. Ашық мыстың қысқа тұйықталуын болдырмау үшін мысты толығымен жабуы керек.

Интерактивті және автоматты бағыттауды біріктіріңіз. Маңызды сигналдарды алдымен бағыттай отырып, бағыттау басымдықтарын орнатыңыз.

Алдын ала қыздыру: 120-150℃ (60-90s). Қайта ағызу: 217-230℃ (40-60s). Салқындату жылдамдығы: 3-6℃/с.

Бір нүктелі немесе көп нүктелі жерге қосу. Жерге қосу кедергісі 10 МГц).

Ток сыйымдылығын, жанасу кедергісін (

Металлографиялық қима (металлографиялық қима) арқылы дәнекерлеу қосылыстарын бақылау, AOI көмегімен беткі ақауларды анықтау, XRF көмегімен элемент құрамын талдау.

Аралық 5 миль, кедергі 100±10Ω, ұзындық айырмашылығы