Innebygd PCB

Et innebygd PCB er et kretskort med elektroniske komponenter (som brikker, motstander og kondensatorer) direkte innebygd i de indre lagene, noe som reduserer størrelsen og forbedrer ytelsen.

Innebygde PCB-er kan begrave enkelte komponenter for å redusere plassbelegg og forkorte signalveier; komponenter på vanlige PCB-er er stort sett overflatemonterte.

Passer for scenarier med høye krav til størrelse og ytelse, som smarttelefoner, bærbare enheter, kjøretøyradarer og luftfartsutstyr.

Kravanalyse → skjematisk design → layoutplanlegging (inkludert innebygde komponenter) → rutingdesign (fokus på signalintegritet) → kontroll av designregler → utdata fra kortfiler.

Vurder dielektrisk konstant, tapsfaktor og termisk utvidelseskoeffisient. For høyfrekvente applikasjoner, velg materialer med lav dielektrisk konstant og lavt tap; for høy termisk stabilitet, velg materialer med lave termiske utvidelseskoeffisienter.

Layout av komponenter etter funksjonelle moduler for å forkorte signalveier; spre varmegenererende komponenter for varmespredning; plasser sensitive komponenter vekk fra støykilder; vurder prosessens gjennomførbarhet.

Motstander lages ved å legge til resistive materialer til det dielektriske laget; kondensatorer bruker høydielektriske materialer belagt på kobberfolie eller substrater; induktorer realiseres gjennom spiralspoler mellom lagene.

Sørg for pålitelige elektriske tilkoblinger, vurder varmespredning, testbarhet og vedlikeholdbarhet, og følg designretningslinjene til brikkeprodusentene.

Planlegg kraft- og jordlag i henhold til strømforbruk, sørg for kraftplanets integritet, reduser intern motstand og spenningsfall, og sørg for en stabil strømforsyning.

Kontroller sporlengden, angi sporbredde og -avstand på en rimelig måte for å redusere krysstale, match impedansen for høyhastighetssignaler og reduser virkningen av parasittiske parametere via.

Avhengig av materialer og rutingdesign kan den nå flere Gbps eller høyere med riktig design, for eksempel over 10 Gbps i avanserte kommunikasjonsenheter.

Bruk formler som formelen for mikrostriplinjer (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) eller striplinjeformler, eller bruk designprogramvare for beregning.

Påvirkes av materialtap (dielektrisk/ledertap), sporlengde, signalfrekvens, antall vias og impedansavvik.

Separater analoge og digitale kretsoppsett, skjerm følsomme signaler, sørg for integriteten til strøm- og jordplan, bruk filterkretser og optimaliser spor for å redusere sløyfearealet.

Sett opp store jordingsplan, øk jordingsvias, forkort jordingsveiene og velg ettpunkts-/flerpunkts-/hybridjording i henhold til frekvens.

Analyser parametere som strømnettets impedans, spenningsfall og strømfordeling gjennom simuleringsprogramvare for å evaluere påvirkninger og optimalisere.

Sterk anti-interferensevne, undertrykker fellesmodusinterferens, forbedrer overføringshastighet og pålitelighet, og legger til rette for ruting med høy tetthet.

Oppretthold lengdetilpasning (forskjell ≤ 10 % av overføringsavstanden som tilsvarer signalets stigningskant), jevn sporbredde og -avstand, kontrollimpedans (f.eks. 100 Ω) og unngå krysstale.

Minimer via-størrelsen, øk anti-pad, legg til jordingsvias rundt og kontroller sideforholdet (≤6).

Utfør signalintegritets-, strømintegritets- og EMI-simuleringsanalyser, og test prototyper (f.eks. ved bruk av nettverksanalysatorer og oscilloskop).

Bestemmes av komponenthøyde, antall lag, mekanisk styrke og bruksscenarioer, for eksempel 0,5–1,5 mm for mobiltelefon-PCB-er og 1,6–3,2 mm for industrielt utstyr.

Vurder montering med andre komponenter, mekanisk styrke, varmespredningsplass og virkningen av komponentinnestøpning på mekanisk ytelse.

Planlegg varmegenererende komponenter på en rimelig måte, legg til varmeavledningskanaler (f.eks. varmehull, kobberfolie), velg materialer med høy varmeledningsevne, legg til varmeavledningsenheter om nødvendig, og optimaliser via termisk simulering.

Vanlige metoder inkluderer skruefeste, klipsfeste og sveisefeste, som er egnet for henholdsvis høyt vedlikeholdskrevende, praktisk installasjon og høy stabilitet.

Forbedre den mekaniske styrken ved å øke platetykkelsen eller legge til avstivere, fordel vekten jevnt, bruk støtdempende materialer for buffering og forsterk viktige komponenter.

Tilpass enhetens kabinett, unngå skarpe kanter, vurder produksjonsprosesser (f.eks. skjæring, stempling) og design pluggbare føringsstrukturer.

Påfør tretettingsmaling, bruk vanntette forbindelsesstykker, utfør forseglingsbehandling og unngå å plassere nøkkelkomponenter i vann-/støvutsatte områder under layout.

Høye temperaturer kan føre til at kortet utvider seg og at komponentparameterne forskyves; lave temperaturer kan gjøre materialene sprø. PCB-er av industrikvalitet fungerer ved -40 ℃ ~ 85 ℃, med strengere militærkvalitetskrav.

Analyser deformasjon og spenningsfordeling gjennom mekanisk spenningssimulering, og utfør støt-, vibrasjonstester og langsiktige aldringstester.

Ulike materialer har ulik mekanisk styrke og termiske ekspansjonskoeffisient. For eksempel har FR-4 god totalytelse, men en relativt høy termisk ekspansjonskoeffisient, mens polyimidmaterialer gir bedre termisk stabilitet og mekanisk styrke.

Innebygde PCB-er krever ytterligere prosesser for komponentinnstøping, for eksempel fabrikasjon av mellomlagsstrukturer og mer presis laminering, med høyere krav til bore- og platingnøyaktighet.

Inkludert laminering, mikrovia-prosessering (apertur ≤50 μm), komponentinnstøping og overflatebehandling (f.eks. gullbelegg, tinnsprøyting).

Spesifiser presise toleranser i design, bruk høypresisjonsutstyr (som CNC-boremaskiner), og utfør strenge dimensjonsinspeksjoner og prosessjusteringer i hver prosedyre.

Inspiser råvarer (kort, komponenter), overvåk laminerings-/bore-/pletteringsparametere, bruk røntgen- og flygende probetester for å oppdage interne forbindelser og elektrisk ytelse, og utfør full inspeksjon av ferdige produkter.

Lamineringsbobler/delaminering, feiljustering/ujevn åpning i boringen, dårlig komponenttilkobling/kortslutning, dårlig overflatebehandling, dimensjonsavvik osv.

Optimaliser lamineringstemperatur, trykk og tidsparametere, forbehandle platene for å fjerne fuktighet og urenheter, og bruk vakuumlaminering for å presse ut luft.

Bruk høypresisjonsboreutstyr til å kontrollere parametere, utføre mikroetsing på hullvegger for å forbedre kobberbeleggets vedheft og oppdage kvalitet gjennom metallografisk seksjonering.

Screen og test komponenter før innstøping, optimaliser innstøpingsprosesser for å sikre faste forbindelser, og utfør omfattende elektriske tester og pålitelighetseksperimenter etter produksjon.

Påvirkes av materialkostnader (høyytelsesmaterialer er dyrere), prosesskompleksitet (f.eks. mikrovias, komponentinnstøping), produksjonsmengde og inspeksjonskostnader.

Undersøk teknisk styrke (utstyr, prosesser), kvalitetskontrollsystemer, produksjonstilfeller, kundeanmeldelser, tilbud og leveringstider.

Inkludert visuell inspeksjon, elektrisk testing (multimeter, oscilloskop, nettverksanalysator), funksjonstesting, røntgeninspeksjon, testing med flygende prober, etc.

Bruk en IKT-enhets spikerlag til å kontakte testpunkter og oppdage elektriske parametere, kortslutninger, åpne kretser, parameteravvik osv. i komponenter. Testpunkter må reserveres i designet.

Simuler det faktiske arbeidsmiljøet, test funksjoner grundig, følg rekkefølgen fra grunnleggende til komplekse tester, og registrer og analyser avvik.

Bruk JTAG-grensesnittet til å betjene brikkens interne grenseskanningsceller, oppdage pin-tilstander og forbindelser mellom brikker, og identifisere åpen krets og kortslutningsfeil.

Observer først utseendet (brente komponenter, sprukne loddeforbindelser), utfør deretter elektriske tester for å begrense feilområdet, analyser mulige koblinger basert på skjemaet, og bruk substitusjonsmetoden for å bestemme feilpunktet.

Relativt høy, ettersom komponentene er i de indre lagene. Det krever at de øvre lagene forsiktig fjernes for å avdekke feilpunktet, lamineres på nytt for å gjenopprette integriteten etter vedlikehold, og unngår støt på andre kretser.

Bruk høypresisjonsverktøy som mikropunktsveiseutstyr og presisjonspincett. Planlegg vedlikeholdsplanen på forhånd og bruk lokal oppvarming for å kontrollere temperaturen.

Utfør elektriske tester (signalintegritet, strømintegritet), funksjonstester og pålitelighetstester (aldring, vibrasjon).

Utvikle testplaner, feildiagnostiseringsprosedyrer, vedlikeholdsspesifikasjoner og kvalitetsverifiseringsprosesser.

Testutstyr: multimeter, oscilloskop, nettverksanalysator, etc. Vedlikeholdsutstyr: mikropunktsveiseutstyr, varmluftspistol, etc.

Vurder motstandens nøyaktighet, effektklassifisering og temperaturkoeffisient. Velg motstander basert på kretskrav.

Brukes til filtrering, avkobling, energilagring, signalkobling, etc.

Bestem basert på driftsfrekvens, induktans og strømkapasitet. For effektfiltrering, vurder rippel- og laststrøm.

Vurder ytelse, strømforbruk, pakketype, pålitelighet og produsentstøtte.

Avstem elektriske parametere og fysiske dimensjoner under design. Velg komponenter som er kompatible med kretskortmaterialer og -prosesser, og utfør simuleringsverifisering.

For passive komponenter, kontroller temperatur og tid for å forhindre kaldlodding. For aktive komponenter, bruk høypresisjonsutstyr (f.eks. reflow-lodding) for å sikre pålitelige forbindelser og forhindre termisk skade.

Estimer levetiden gjennom akselererte aldringstester, produsentdata og langsiktig overvåking av faktiske feildata.

Motstand: verdiavvik/åpen krets. Kondensator: lekkasje/kortslutning. Induktor: induktansendring/kortslutning i vikling. Chip: funksjonsfeil/pinfeil.

Oppbevar etter kategori med fuktighets- og ESD-beskyttelse. Oppretthold et lagersystem for å registrere informasjon, utføre regelmessige prøvetakinger og kontrollere lagernivåene på en rimelig måte.

Øk sporavstanden (≥3×bredde), bruk jordisolasjon, optimaliser rutingstopologien og match impedansen.

Introduser parasittiske parametere, som muligens kan forårsake tap og forsinkelse ved høye frekvenser. Vias for signaler over 10 GHz bør ha en diameter

Legg til ESD-beskyttelsesenheter (f.eks. TVS-dioder), sett opp ESD-utladningsbaner og hold viktige signalspor ≥2 mm fra kortkantene.

Bruk røntgen for å inspisere interne loddeforbindelser. Skjøtehøyden bør være 0,4–0,6 mm, med en poregrad på ≤15 %.

ENIG for høyfrekvent og presisjonslodding. OSP for lav kostnad (gyldighet 6–8 måneder). Immersjonstinn for bølgelodding.

Plasser skjermdekslene riktig med jordingsimpedans

Viadiameter 0,3–0,5 mm, avstand ≤1 mm, ≥100 vias/cm² for å sikre effektiv varmespredning.

DDR4-datalinjer: lengdetoleranse ±5 mil. PCIe-differensialpar: ±2 mil.

Legg til avkoblingskondensatorer (0,1 μF for høyfrekvens, 10 μF for lavfrekvens). Hold avstanden mellom effekt-/jordlag

IPC-standard: ≤0,7 % for blyfrie prosesser, ≤0,5 % i BGA-områder.

Bruk dynamisk spenningsskalering, slå av inaktive moduler og velg brikker med lav IQ (f.eks. TI MSP430-serien).

Reduser signaltap og parasittiske parametere, øk rutingstettheten. Kostnad 20–30 % høyere enn gjennomgående vias.

Bruk CAM350- eller Altium DFM-verktøy for å kontrollere minimum sporbredde/-avstand (≥6 mil), sideforhold (≤8:1) osv.

Vanlige metoder: tretettingsmaling (0,1–0,3 mm tykkelse), nanobelegg (

Bruk vifteformet design for å redusere BGA-rutetrykk. 4-lags kort passer til 80 % av vanlige behov; ≥6 lag for høyhastighetsdesign.

Sjekk at puten er ren, at loddepastaen er tykk (0,12–0,15 mm) og at reflow-temperaturen er på topp (topp 235–245 ℃).

Bruk et 500V megohmmeter. Isolasjonsmotstanden bør være ≥100MΩ ved ≤60 % fuktighet.

Bruk termineringsmotstander (f.eks. DDR ODT-funksjon) og impedansavsmalning. Sørg for at impedansvariasjonen er

28 g kobber (35 μm): ~1 A/mm sporbredde. 50 g: ~1,5 A/mm (temperaturøkning

Svart hjelper varmespredning, men er vanskelig å inspisere. Grønt er vanligst. Hvitt har høy reflektivitet (≈80 %).

Typisk diameter: 0,4–0,8 mm. Avstand: 0,5–1,0 mm. 0,5 mm avstand krever 0201-komponenter.

Bruk simuleringsprogramvare som ANSYS, basert på CTE-forskjeller (f.eks. FR-4 15 ppm/℃, kobber 17 ppm/℃).

Bruk flertrinnsfiltrering (π-type kretser). Effektspor ≥20 mil bredde for å redusere stiimpedansen.

Diameter ≥0,6 mm, avstand ≥1,27 mm. Overflatebehandling ENIG, ingen loddemaskedekning.

Enkeltsidig signalsløyfeareal

Bruk SI9000 til å beregne impedans, kontrolltoleranse ±10 %. Anvend termineringsmatching og topologioptimalisering.

Omriss: ±0,1 mm. Hulldiameter: ±0,05 mm. V-kuttdybde: 1/3–2/3 av platetykkelsen.

Bruk lengdetilpassede serpentinbaner med jordskjerming. Hold deg unna høyhastighetsdatalinjer og unngå lagkryssing.

Utfør akselererte aldringstester (85 ℃/85 % RF, 1000 timer) og vibrasjonstester (5–500 Hz, 2G-akselerasjon).

Putestørrelse 0,1–0,2 mm større enn komponentledningene. SMD-putebredde 1,2–1,5 × ledningsbredden.

Øk det termiske kobberarealet, bruk termisk lim (≥1W/mK), og åpne termiske vias under strømkomponenter.

I henhold til IEC 61000-4-2: kontaktutladning ±8 kV, luftutladning ±15 kV, med normal funksjonalitet.

Typisk tykkelse 15–25 μm. Må dekke kobberet helt for å forhindre kortslutning fra eksponert kobber.

Kombiner interaktiv og automatisk ruting. Angi rutingsprioriteter, med kritiske signaler rutet først.

Forvarming: 120–150 ℃ (60–90 s). Etterstrømning: 217–230 ℃ (40–60 s). Avkjølingshastighet: 3–6 ℃/s.

Enkeltpunkts- eller flerpunktsjording. Flerpunkt for høyfrekvente kretser (>10 MHz), med jordingsmotstand

Vurder strømkapasitet, kontaktmotstand (

Observer loddeforbindelser via metallografisk snitt (metallografisk snitting), oppdag overflatedefekter med AOI, analyser elementsammensetningen med XRF.

Avstand 5 mil, impedans 100 ± 10 Ω, lengdeforskjell