Iegultā PCB

Iegultā PCB ir shēmas plate ar elektroniskām sastāvdaļām (piemēram, mikroshēmām, rezistoriem un kondensatoriem), kas ir tieši iestrādātas tās iekšējos slāņos, samazinot izmēru un uzlabojot veiktspēju.

Iegultās PCB plates var aprakt dažas komponentes, lai samazinātu vietas aizņemšanu un saīsinātu signāla ceļus; parasto PCB plates komponentes lielākoties ir virspusē montētas.

Piemērots scenārijiem ar augstām prasībām attiecībā uz izmēru un veiktspēju, piemēram, viedtālruņiem, valkājamām ierīcēm, transportlīdzekļu radariem un kosmosa aprīkojumam.

Prasību analīze → shematisks dizains → izkārtojuma plānošana (ieskaitot iegultos komponentus) → maršrutēšanas dizains (koncentrējoties uz signāla integritāti) → projektēšanas noteikumu pārbaude → plates faila izvade.

Ņemiet vērā dielektrisko konstanti, zudumu koeficientu un termiskās izplešanās koeficientu. Augstfrekvences lietojumprogrammām izvēlieties materiālus ar zemu dielektrisko konstanti un zemiem zudumiem; augstas termiskās stabilitātes nodrošināšanai izvēlieties materiālus ar zemu termiskās izplešanās koeficientu.

Izvietojiet komponentus pa funkcionāliem moduļiem, lai saīsinātu signāla ceļus; izkliedējiet siltumu radošos komponentus siltuma izkliedei; novietojiet jutīgos komponentus tālāk no trokšņa avotiem; apsveriet procesa iespējamību.

Rezistori tiek izgatavoti, dielektriskajam slānim pievienojot rezistīvus materiālus; kondensatoros tiek izmantoti augstas dielektriskības materiāli, kas pārklāti ar vara foliju vai substrātiem; induktori tiek realizēti ar spirālveida spolēm starp slāņiem.

Nodrošiniet uzticamus elektriskos savienojumus, ņemiet vērā siltuma izkliedi, testējamību un apkopes iespējas, kā arī ievērojiet mikroshēmu ražotāju projektēšanas vadlīnijas.

Plānojiet jaudas un zemējuma slāņus atbilstoši enerģijas patēriņam, nodrošiniet jaudas plaknes integritāti, samaziniet iekšējo pretestību un sprieguma kritumu, kā arī nodrošiniet stabilu barošanas avotu.

Kontrolējiet līnijas garumu, saprātīgi iestatiet līnijas platumu un atstarpi, lai samazinātu šķērsrunas, pielāgojiet impedanci ātrgaitas signāliem un samaziniet parazitāro parametru ietekmi.

Atkarībā no materiāliem un maršrutēšanas dizaina, ar atbilstošu dizainu tas var sasniegt vairākus Gbps vai vairāk, piemēram, vairāk nekā 10 Gbps augstas klases sakaru ierīcēs.

Izmantojiet tādas formulas kā mikrostripas līnijas formula (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) vai stripline formulas, vai arī aprēķiniem izmantojiet projektēšanas programmatūru.

Ietekmē materiāla zudumi (dielektriskie/vadītāja zudumi), vadlīniju garums, signāla frekvence, atveru skaits un impedances neatbilstība.

Atdaliet analogo un digitālo shēmu izkārtojumus, ekranējiet jutīgus signālus, nodrošiniet barošanas un zemējuma plakņu integritāti, izmantojiet filtru shēmas un optimizējiet līnijas, lai samazinātu cilpas laukumu.

Izveidojiet lielas zemējuma plaknes, palieliniet zemējuma atveru skaitu, saīsiniet zemējuma ceļus un izvēlieties vienpunkta/daudzpunktu/hibrīda zemējumu atbilstoši frekvencei.

Analizējiet tādus parametrus kā elektrotīkla pretestība, sprieguma kritums un strāvas sadalījums, izmantojot simulācijas programmatūru, lai novērtētu ietekmi un optimizētu.

Spēcīga prettraucējumu spēja, nomāc kopējā režīma traucējumus, uzlabo pārraides ātrumu un uzticamību, kā arī atvieglo augsta blīvuma maršrutēšanu.

Saglabājiet garuma saskaņošanu (atšķirība ≤ 10% no pārraides attāluma, kas atbilst signāla pieauguma malai), vienmērīgu līnijas platumu un atstarpi, vadības pretestību (piemēram, 100Ω) un izvairieties no šķērsrunas.

Samaziniet atveru izmēru, palieliniet pretkontaktu aizsardzību, pievienojiet zemējuma atveres apkārt un kontrolējiet malu attiecību (≤6).

Veikt signāla integritātes, jaudas integritātes un EMI simulācijas analīzes, kā arī testēt prototipus (piemēram, izmantojot tīkla analizatorus un osciloskopus).

Nosaka komponenta augstums, slāņu skaits, mehāniskā izturība un pielietojuma scenāriji, piemēram, 0,5–1,5 mm mobilo tālruņu PCB platēm un 1,6–3,2 mm rūpnieciskajām iekārtām.

Apsveriet montāžu ar citiem komponentiem, mehānisko izturību, siltuma izkliedes telpu un komponentu iestrādāšanas ietekmi uz mehānisko veiktspēju.

Saprātīgi izvietot siltumu ģenerējošās sastāvdaļas, pievienot siltuma izkliedes kanālus (piemēram, siltuma caurumus, vara foliju), izvēlēties materiālus ar augstu siltumvadītspēju, nepieciešamības gadījumā pievienot siltuma izkliedes ierīces un optimizēt, izmantojot termisko simulāciju.

Izplatītākās metodes ietver skrūvēšanu, skavu stiprināšanu un metināšanas stiprināšanu, kas ir piemērotas attiecīgi augstas apkopes, ērtas uzstādīšanas un augstas stabilitātes scenārijiem.

Uzlabojiet mehānisko izturību, palielinot plātnes biezumu vai pievienojot stingrības ribas, vienmērīgi sadalot svaru, izmantojot triecienu absorbējošus materiālus buferizācijai un pastiprinot galvenās sastāvdaļas.

Pielāgojiet ierīces korpusu, izvairieties no asām malām, ņemiet vērā ražošanas procesus (piemēram, griešanu, štancēšanu) un izstrādājiet spraudņu vadotnes.

Uzklājiet trīskārši noturīgu krāsu, izmantojiet ūdensnecaurlaidīgus savienotājus, veiciet blīvēšanas apstrādi un izkārtojuma laikā izvairieties novietot galvenos komponentus vietās, kur tiem var būt ūdens/putekļi.

Augsta temperatūra var izraisīt plates izplešanos un komponentu parametru novirzi; zema temperatūra var padarīt materiālus trauslus. Rūpnieciskās klases PCB darbojas temperatūrā -40 ℃~85 ℃, ar stingrākām militārās klases prasībām.

Analizēt deformācijas un sprieguma sadalījumu, izmantojot mehāniskās sprieguma simulāciju, un veikt trieciena, vibrācijas un ilgtermiņa novecošanās testus.

Dažādiem materiāliem ir atšķirīga mehāniskā izturība un termiskās izplešanās koeficienti. Piemēram, FR-4 ir labas visaptverošas īpašības, bet relatīvi augsts termiskās izplešanās koeficients, savukārt poliimīda materiāli piedāvā labāku termisko stabilitāti un mehānisko izturību.

Iegultajām PCB ir nepieciešami papildu procesi komponentu iegulšanai, piemēram, starpslāņu struktūras izgatavošana un precīzāka laminēšana, ar augstākām prasībām urbšanas un pārklāšanas precizitātei.

Ieskaitot laminēšanu, mikrocaurumu apstrādi (atvere ≤50 μm), detaļu iestrādāšanu un virsmas apstrādi (piemēram, apzeltīšanu, alvas izsmidzināšanu).

Norādiet precīzas pielaides projektēšanā, izmantojiet augstas precizitātes aprīkojumu (piemēram, CNC urbšanas iekārtas) un veiciet stingras izmēru pārbaudes un procesa pielāgošanu katrā procedūrā.

Pārbaudiet izejmateriālus (plātnes, komponentus), uzraugiet laminēšanas/urbšanas/galvanizācijas parametrus, izmantojiet rentgena un lidojošās zondes testus, lai noteiktu iekšējos savienojumus un elektrisko veiktspēju, un veiciet pilnīgu gatavo produktu pārbaudi.

Laminēšanas burbuļi/slāņošanās, urbšanas nepareiza izlīdzināšana/nevienmērīga atvere, slikts komponentu savienojums/īssavienojums, slikta virsmas apstrāde, izmēru novirze utt.

Optimizējiet laminēšanas temperatūras, spiediena un laika parametrus, apstrādājiet dēļus iepriekš, lai noņemtu mitrumu un piemaisījumus, un izmantojiet vakuuma laminēšanu, lai izvadītu gaisu.

Izmantojiet augstas precizitātes urbšanas iekārtas, lai kontrolētu parametrus, veiktu mikrokodināšanu uz urbumu sienām, lai uzlabotu vara pārklājuma saķeri, un noteiktu kvalitāti, izmantojot metalogrāfisko griezumu.

Pirms iestrādāšanas pārbaudiet un pārbaudiet komponentus, optimizējiet iestrādāšanas procesus, lai nodrošinātu stingrus savienojumus, un pēc ražošanas veiciet visaptverošus elektriskos testus un uzticamības eksperimentus.

Ietekmē materiālu izmaksas (augstas veiktspējas materiāli ir dārgāki), procesa sarežģītība (piemēram, mikrocaurumi, komponentu iestrādāšana), ražošanas apjoms un pārbaudes izmaksas.

Izpētiet tehnisko stiprumu (iekārtas, procesus), kvalitātes kontroles sistēmas, ražošanas gadījumus, klientu atsauksmes, cenu piedāvājumus un piegādes laikus.

Ieskaitot vizuālo pārbaudi, elektrisko testēšanu (multimetrs, osciloskops, tīkla analizators), funkcionālo testēšanu, rentgena pārbaudi, testēšanu ar lidojošu zondi utt.

Izmantojiet IKT ierīces naglu pamatni, lai sazinātos ar testa punktiem un noteiktu komponentu elektriskos parametrus, īssavienojumus, pārtrauktas ķēdes, parametru novirzes utt. Testa punkti ir jārezervē projektā.

Simulēt faktisko darba vidi, vispusīgi pārbaudīt funkcijas, ievērot secību no pamata līdz sarežģītam testēšanai, kā arī reģistrēt un analizēt anomālijas.

Izmantojiet JTAG saskarni, lai darbinātu mikroshēmas iekšējās robežas skenēšanas šūnas, noteiktu kontaktu stāvokļus un starpčipu savienojumus, kā arī identificētu atvērtas un īsslēgtas ķēdes defektus.

Vispirms novērojiet izskatu (sadegušas detaļas, saplaisājušas lodējuma vietas), pēc tam veiciet elektriskās pārbaudes, lai sašaurinātu bojājumu diapazonu, analizējiet iespējamās saites, pamatojoties uz shēmu, un izmantojiet aizvietošanas metodi, lai noteiktu bojājuma punktu.

Salīdzinoši augsts, jo komponenti atrodas iekšējos slāņos. Tas prasa rūpīgi noņemt augšējos slāņus, lai atklātu bojājuma vietu, atkārtoti laminēt, lai atjaunotu integritāti pēc apkopes, un izvairīties no ietekmes uz citām ķēdēm.

Izmantojiet augstas precizitātes instrumentus, piemēram, mikropunktu metināšanas iekārtas un precīzus pincetes. Iepriekš plānojiet apkopes shēmu un izmantojiet lokālu sildīšanu temperatūras kontrolei.

Veikt elektriskās pārbaudes (signāla integritāte, barošanas integritāte), funkcionālās pārbaudes un uzticamības pārbaudes (novecošanās, vibrācija).

Izstrādāt testēšanas plānus, defektu diagnostikas procedūras, apkopes darbības specifikācijas un kvalitātes pārbaudes procesus.

Testēšanas iekārtas: multimetrs, osciloskops, tīkla analizators utt. Apkopes iekārtas: mikropunktu metināšanas iekārta, karstā gaisa pistole utt.

Ņemiet vērā pretestības precizitāti, jaudas novērtējumu un temperatūras koeficientu. Izvēlieties rezistorus, pamatojoties uz ķēdes prasībām.

Izmanto filtrēšanai, atvienošanai, enerģijas uzkrāšanai, signālu savienošanai utt.

Nosakiet, pamatojoties uz darba frekvenci, induktivitāti un strāvas kapacitāti. Jaudas filtrēšanai ņemiet vērā pulsāciju un slodzes strāvu.

Apsveriet veiktspēju, enerģijas patēriņu, korpusa veidu, uzticamību un ražotāja atbalstu.

Projektēšanas laikā saskaņojiet elektriskos parametrus un fiziskos izmērus. Izvēlieties komponentus, kas ir saderīgi ar plates materiāliem un procesiem, un veiciet simulācijas pārbaudi.

Pasīvajām komponentēm kontrolējiet temperatūru un laiku, lai novērstu aukstu lodēšanu. Aktīvajām komponentēm izmantojiet augstas precizitātes iekārtas (piemēram, reflow lodēšanu), lai nodrošinātu uzticamus savienojumus un novērstu termiskus bojājumus.

Novērtējiet kalpošanas laiku, izmantojot paātrinātus novecošanās testus, ražotāja datus un faktisko bojājumu datu ilgtermiņa uzraudzību.

Pretestība: vērtības novirze/pārtraukta ķēde. Kondensators: noplūde/īssavienojums. Induktors: induktivitātes izmaiņas/tinuma īssavienojums. Mikroshēma: funkcionāla kļūme/kontaktu defekti.

Uzglabāt pa kategorijām, nodrošinot aizsardzību pret mitrumu un ESD. Uzturēt inventarizācijas sistēmu informācijas reģistrēšanai, regulāri veikt paraugu ņemšanu un saprātīgi kontrolēt krājumu līmeni.

Palieliniet atstarpi starp vadiem (≥3 × platums), izmantojiet zemējuma izolāciju, optimizējiet maršrutēšanas topoloģiju un saskaņojiet impedanci.

Ieviesiet parazītiskus parametrus, kas var izraisīt zudumus un aizkavi augstās frekvencēs. Signāliem virs 10 GHz paredzēto atveru diametram jābūt

Pievienojiet ESD aizsardzības ierīces (piemēram, TVS diodes), izveidojiet ESD izlādes ceļus un turiet galveno signālu pēdas ≥2 mm attālumā no plates malām.

Iekšējo lodēto savienojumu pārbaudei izmantojiet rentgenu. Savienojuma augstumam jābūt 0,4–0,6 mm, ar tukšumu līmeni ≤15%.

ENIG augstfrekvences un precīzai lodēšanai. OSP zemām izmaksām (derīgums 6–8 mēneši). Iegremdēšanas alva viļņu lodēšanai.

Pareizi izvietojiet ekranēšanas vākus ar zemējuma pretestību

Atveres diametrs 0,3–0,5 mm, atstatums ≤1 mm, ≥100 atveres/cm², lai nodrošinātu siltuma izkliedes efektivitāti.

DDR4 datu līnijas: garuma pielaide ±5 mil. PCIe diferenciālie pāri: ±2 mil.

Pievienojiet atvienošanas kondensatorus (0,1 μF augstai frekvencei, 10 μF zemai frekvencei). Saglabājiet jaudas/zemējuma slāņa atstarpi

IPC standarts: ≤0,7% bezsvina procesiem, ≤0,5% BGA zonās.

Izmantojiet dinamisko sprieguma mērogošanu, izslēdziet dīkstāves moduļus un izvēlieties mikroshēmas ar zemu IQ (piemēram, TI MSP430 sēriju).

Samazina signāla zudumus un parazītiskos parametrus, palielina maršrutēšanas blīvumu. Izmaksas ir par 20–30 % augstākas nekā caurejošo caurumu gadījumā.

Izmantojiet CAM350 vai Altium DFM rīkus, lai pārbaudītu minimālo līnijas platumu/atstarpi (≥6mil), malu attiecību (≤8:1) utt.

Izplatītākās metodes: trīsslāņu krāsa (0,1–0,3 mm biezumā), nanopārklājums (

Izmantojiet ventilatora izvirzījumu, lai samazinātu BGA maršrutēšanas spiedienu. 4 slāņu plates atbilst 80% no regulārajām vajadzībām; ≥6 slāņi ātrdarbīgiem dizainiem.

Pārbaudiet kontaktligzdu tīrību, lodēšanas pastas biezumu (0,12–0,15 mm) un atkārtotas kausēšanas temperatūru (maksimums 235–245 ℃).

Izmantojiet 500 V megommetru. Izolācijas pretestībai jābūt ≥100 MΩ pie ≤60 % mitruma.

Izmantojiet terminācijas rezistorus (piemēram, DDR ODT funkciju) un impedances samazināšanu. Nodrošiniet, lai impedances svārstības būtu

1 unce vara (35 μm): ~1 A/mm līnijas platums. 2 unces: ~1,5 A/mm (temperatūras paaugstināšanās

Melnā krāsa veicina siltuma izkliedi, bet to ir grūti pārbaudīt. Zaļā krāsa ir visizplatītākā. Baltajai krāsai ir augsta atstarošanas spēja (≈80%).

Tipisks diametrs: 0,4–0,8 mm. Soļa attālums: 0,5–1,0 mm. 0,5 mm solim nepieciešamas 0201 detaļas.

Izmantojiet simulācijas programmatūru, piemēram, ANSYS, kuras pamatā ir CTE atšķirības (piemēram, FR-4 15 ppm/℃, varš 17 ppm/℃).

Izmantojiet daudzpakāpju filtrēšanu (π tipa shēmas). Jaudas trajektoriju platums ≥20 mil, lai samazinātu ceļa pretestību.

Diametrs ≥0,6 mm, atstatums ≥1,27 mm. Virsmas apdare ENIG, bez lodēšanas maskas pārklājuma.

Viengala signāla cilpas laukums

Izmantojiet SI9000, lai aprēķinātu impedanci, vadības pielaidi ±10%. Lietojiet terminācijas saskaņošanu un topoloģijas optimizāciju.

Kontūra: ±0,1 mm. Cauruma diametrs: ±0,05 mm. V-veida griezuma dziļums: 1/3–2/3 no dēļa biezuma.

Izmantojiet serpentīna garuma saskaņotus sliežu ceļus ar zemējuma ekranējumu. Turiet tos tālāk no ātrgaitas datu līnijām un izvairieties no slāņu šķērsošanas.

Veikt paātrinātas novecošanas testus (85 ℃/85 % relatīvais mitrums, 1000 h) un vibrācijas testus (5–500 Hz, 2 G paātrinājums).

Spilventiņa izmērs ir par 0,1–0,2 mm lielāks nekā komponentu vadiem. SMD spilventiņa platums ir 1,2–1,5 × vada platums.

Palieliniet termiski apstrādātā vara laukumu, izmantojiet termisko līmi (≥1 W/mK) un atveriet termiskās atveres zem barošanas komponentiem.

Saskaņā ar IEC 61000-4-2: kontakta izlāde ±8kV, gaisa izlāde ±15kV, ar normālu funkcionalitāti.

Tipisks biezums 15–25 μm. Jāpilnībā jānosedz varš, lai novērstu īssavienojumus no atklāta vara.

Apvienojiet interaktīvo un automātisko maršrutēšanu. Iestatiet maršrutēšanas prioritātes, vispirms maršrutējot kritiskos signālus.

Uzkarsēšana: 120–150 ℃ (60–90 s). Atkārtota kausēšana: 217–230 ℃ (40–60 s). Dzesēšanas ātrums: 3–6 ℃/s.

Vienpunkta vai daudzpunktu zemējums. Daudzpunktu augstfrekvences ķēdēm (>10 MHz), ar zemējuma pretestību

Ņemiet vērā strāvas kapacitāti, kontakta pretestību (

Lodēto savienojumu novērošana, izmantojot metalogrāfisko griezumu (metalogrāfiskā griezumā), virsmas defektu noteikšana ar AOI, elementu sastāva analīze ar XRF.

Attālums 5mil, pretestība 100±10Ω, garuma starpība