Уграђена штампана плоча

Уграђена ПЦБ плоча је штампана плоча са електронским компонентама (као што су чипови, отпорници и кондензатори) директно уграђеним у њене унутрашње слојеве, смањујући величину и побољшавајући перформансе.

Уграђене ПЦБ плоче могу закопати неке компоненте како би се смањило заузимање простора и скратили путеви сигнала; компоненте на обичним ПЦБ плочама су углавном монтиране на површину.

Погодно за сценарије са високим захтевима за величином и перформансама, као што су паметни телефони, носиви уређаји, радари за возила и ваздухопловна опрема.

Анализа захтева → шематски дизајн → планирање распореда (укључујући уграђене компоненте) → дизајн рутирања (фокус на интегритет сигнала) → провера правила дизајна → излаз датотеке плоче.

Узмите у обзир диелектричну константу, фактор губитака и коефицијент термичког ширења. За високофреквентне примене, изаберите материјале са ниском диелектричном константом и малим губицима; за високу термичку стабилност, изаберите материјале са ниским коефицијентима термичког ширења.

Распоредите компоненте по функционалним модулима како бисте скратили путање сигнала; распршите компоненте које генеришу топлоту ради одвођења топлоте; поставите осетљиве компоненте даље од извора буке; размотрите изводљивост процеса.

Отпорници се праве додавањем отпорничких материјала у диелектрични слој; кондензатори користе високодиелектричне материјале пресвучене на бакарну фолију или подлоге; индуктори се реализују кроз спиралне калемове између слојева.

Обезбедите поуздане електричне везе, узмите у обзир расипање топлоте, могућност тестирања и одржавања и пратите смернице произвођача чипова за дизајн.

Планирајте слојеве напајања и уземљења према потрошњи енергије, осигурајте интегритет равни напајања, смањите унутрашњи отпор и пад напона и обезбедите стабилно напајање.

Контролишите дужину трага, подесите ширину и размак трага разумно да бисте смањили преслушавање, ускладили импедансу за сигнале велике брзине и смањили утицај паразитских параметара преко.

У зависности од материјала и дизајна рутирања, може достићи неколико Gbps или више уз правилан дизајн, као што је преко 10 Gbps у врхунским комуникационим уређајима.

Користите формуле попут формуле за микротракасту линију (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) или формуле за тракасту линију, или користите софтвер за пројектовање за израчунавање.

Утиче на губитак материјала (губитак диелектрика/проводника), дужину трага, фреквенцију сигнала, број пролаза и неусклађеност импедансе.

Одвојите распоред аналогних и дигиталних кола, заштитите осетљиве сигнале, осигурајте интегритет равни напајања и уземљења, користите филтерска кола и оптимизујте трагове како бисте смањили површину петље.

Поставите велике равни за уземљење, повећајте пролазе за уземљење, скратите путање уземљења и изаберите једнотачкасто/вишетачкасто/хибридно уземљење у складу са фреквенцијом.

Анализирајте параметре као што су импеданса мреже, пад напона и расподела струје помоћу софтвера за симулацију како бисте проценили утицаје и оптимизовали.

Јака способност спречавања сметњи, сузбија сметње уобичајеног режима, побољшава брзину преноса и поузданост и олакшава рутирање високе густине.

Одржавајте усклађеност дужине (разлика ≤ 10% удаљености преноса која одговара ивици пораста сигнала), једнолику ширину и размак трага, контролну импедансу (нпр. 100Ω) и избегавајте преслушавање.

Минимизујте величину прелаза, повећајте анти-пад, додајте уземљујуће прелазе около и контролишите однос ширине и висине (≤6).

Извршити анализе интегритета сигнала, интегритета напајања и симулације електромагнетних сметњи, као и тестирати прототипове (нпр. коришћењем анализатора мрежа и осцилоскопа).

Одређује се висином компоненте, бројем слојева, механичком чврстоћом и сценаријима примене, као што су 0,5-1,5 мм за штампане плоче мобилних телефона и 1,6-3,2 мм за индустријску опрему.

Размотрите склапање са другим компонентама, механичку чврстоћу, простор за одвођење топлоте и утицај уграђивања компоненти на механичке перформансе.

Разумно распоредите компоненте које генеришу топлоту, додајте канале за одвођење топлоте (нпр. отворе за топлоту, бакарну фолију), изаберите материјале високе топлотне проводљивости, додајте уређаје за одвођење топлоте ако је потребно и оптимизујте путем термичке симулације.

Уобичајене методе укључују причвршћивање завртњима, причвршћивање копчама и причвршћивање заваривањем, погодне за сценарије који захтевају велико одржавање, једноставну инсталацију и високу стабилност, респективно.

Побољшајте механичку чврстоћу повећањем дебљине плоче или додавањем укрућивача, равномерно распоредите тежину, користите материјале који апсорбују ударце за пуферисање и ојачајте кључне компоненте.

Ускладите кућиште уређаја, избегавајте оштре ивице, узмите у обзир производне процесе (нпр. сечење, штанцање) и дизајнирајте вођице за утикач.

Нанесите троструко заштитни премаз, користите водоотпорне конекторе, извршите третман заптивања и избегавајте постављање кључних компоненти у подручја подложна води/прашини током распореда.

Високе температуре могу проузроковати ширење плоче и померање параметара компоненти; ниске температуре могу учинити материјале кртим. Штампане плоче индустријског квалитета раде на -40℃~85℃, са строжим војним захтевима.

Анализирајте деформацију и расподелу напона кроз симулацију механичког напрезања и спроведите тестове удара, вибрација и дугорочних тестова старења.

Различити материјали имају различите механичке чврстоће и коефицијенте термичког ширења. На пример, FR-4 има добре свеобухватне перформансе, али релативно висок коефицијент термичког ширења, док полиимидни материјали нуде бољу термичку стабилност и механичку чврстоћу.

Уграђене ПЦБ плоче захтевају додатне процесе за уграђивање компоненти, као што су израда међуслојне структуре и прецизнија ламинација, са већим захтевима за тачност бушења и позлаћивања.

Укључујући ламинацију, обраду микро-прелаза (отвор бленде ≤50μm), уградњу компоненти и површинску обраду (нпр. позлаћивање, прскање калаја).

Наведите прецизне толеранције у дизајну, користите високопрецизну опрему (као што су CNC бушилице) и спроводите строге димензионалне инспекције и подешавања процеса у свакој процедури.

Прегледајте сировине (плоче, компоненте), пратите параметре ламинације/бушења/полагања, користите рендгенске тестове и тестове летећом сондом за откривање унутрашњих веза и електричних перформанси и спроведите потпуну инспекцију готових производа.

Мехурићи/раслојавање од ламинације, неусклађеност бушења/неуједначен отвор отвора, лоша веза компоненти/кратки спој, лоша обрада површине, димензионално одступање итд.

Оптимизујте параметре температуре, притиска и времена ламинације, претходно третирајте плоче да бисте уклонили влагу и нечистоће и користите вакуумску ламинацију да бисте избацили ваздух.

Користите високопрецизну опрему за бушење за контролу параметара, изведите микро-нагризање на зидовима рупа ради побољшања приањања бакарних облога и детекцију квалитета путем металографског сечења.

Прегледајте и тестирајте компоненте пре уградње, оптимизујте процесе уградње како бисте осигурали чврсте везе и спроведите свеобухватне електричне тестове и експерименте поузданости након производње.

Утиче на цену материјала (високоперформансни материјали су скупљи), сложеност процеса (нпр. микро-виа отвори, уградња компоненти), количину производње и трошкове инспекције.

Испитајте техничку снагу (опрему, процесе), системе контроле квалитета, производне случајеве, рецензије купаца, понуде и рокове испоруке.

Укључујући визуелни преглед, електрично испитивање (мултиметар, осцилоскоп, анализатор мреже), функционално испитивање, рендгенски преглед, испитивање летеће сонде итд.

Користите ексере ИКТ уређаја за контактирање мерних тачака и откривање електричних параметара компоненти, кратких спојева, прекида кола, одступања параметара итд. Мерне тачке морају бити резервисане у дизајну.

Симулирајте стварно радно окружење, свеобухватно тестирајте функције, пратите редослед од основних до сложених тестова и забележите и анализирајте аномалије.

Користите JTAG интерфејс за управљање ћелијама за скенирање унутрашњих граница чипа, детекцију стања пинова и међучипских веза и идентификацију прекинутих и кратких спојева.

Прво посматрајте изглед (изгореле компоненте, напукли лемљени спојеви), затим извршите електричне тестове да бисте сузили опсег квара, анализирајте могуће везе на основу шеме и користите метод супституције да бисте одредили тачку квара.

Релативно високо, јер се компоненте налазе у унутрашњим слојевима. Потребно је пажљиво уклањање горњих слојева како би се открила тачка квара, поновно ламинирање ради враћања интегритета након одржавања и избегавање удара на друга кола.

Користите високопрецизне алате попут опреме за микротачкасто заваривање и прецизних пинцета. Унапред испланирајте шему одржавања и користите локализовано грејање за контролу температуре.

Спровести електричне тестове (интегритет сигнала, интегритет напајања), функционалне тестове и тестове поузданости (старење, вибрације).

Развити планове тестирања, процедуре за дијагностику кварова, спецификације операција одржавања и процесе верификације квалитета.

Опрема за тестирање: мултиметар, осцилоскоп, анализатор мреже итд. Опрема за одржавање: опрема за микротачкасто заваривање, пиштољ за врући ваздух итд.

Узмите у обзир тачност отпора, снагу и температурни коефицијент. Изаберите отпорнике на основу захтева кола.

Користи се за филтрирање, раздвајање, складиштење енергије, повезивање сигнала итд.

Одредити на основу радне фреквенције, индуктивности и струјног капацитета. За филтрирање снаге, узмите у обзир таласање и струју оптерећења.

Узмите у обзир перформансе, потрошњу енергије, тип паковања, поузданост и подршку произвођача.

Ускладите електричне параметре и физичке димензије током пројектовања. Изаберите компоненте компатибилне са материјалима и процесима плоче и спроведите симулациону верификацију.

За пасивне компоненте, контролишите температуру и време како бисте спречили хладно лемљење. За активне компоненте користите високопрецизну опрему (нпр. лемљење рефловом) како бисте осигурали поуздане везе и спречили термичка оштећења.

Процените животни век кроз убрзане тестове старења, податке произвођача и дугорочно праћење стварних података о кваровима.

Отпор: померање вредности/отворено коло. Кондензатор: цурење/кратки спој. Индуктор: промена индуктивности/кратки спој намотаја. Чип: функционални квар/квар пинова.

Складиштите по категоријама са заштитом од влаге и електростатичног разарања. Одржавајте систем залиха ради евидентирања информација, редовног узорковања и разумне контроле нивоа залиха.

Повећајте размак између трагова (≥3×ширина), користите изолацију од уземљења, оптимизујте топологију рутирања и ускладите импедансу.

Уводе паразитске параметре, што може изазвати губитке и кашњење на високим фреквенцијама. Пролази за сигнале изнад 10 GHz треба да имају пречник

Додајте уређаје за заштиту од електростатичног струјања (нпр. TVS диоде), подесите путање пражњења од електростатичног струјања и држите трагове кључних сигнала ≥2 мм од ивица плоче.

Користите рендгенски снимак за преглед унутрашњих лемљених спојева. Висина споја треба да буде 0,4-0,6 мм, са процентом шупљина ≤15%.

ENIG за високофреквентно и прецизно лемљење. OSP за ниску цену (важење 6-8 месеци). Имерзиони калај за таласно лемљење.

Правилно распоредите заштитне поклопце са импедансом уземљења

Пречник отвора 0,3-0,5 мм, размак ≤1 мм, ≥100 отвора/цм² ради ефикасног одвођења топлоте.

DDR4 линије података: толеранција дужине ±5 мил. PCIe диференцијални парови: ±2 мил.

Додајте кондензаторе за раздвајање (0,1 μF за високу фреквенцију, 10 μF за ниску фреквенцију). Одржавајте размак између слојева напајања и уземљења

IPC стандард: ≤0,7% за процесе без олова, ≤0,5% у BGA областима.

Користите динамичко скалирање напона, искључите модуле у празном ходу и изаберите чипове са ниским IQ-ом (нпр. TI MSP430 серија).

Смањите губитак сигнала и паразитске параметре, повећајте густину рутирања. Цена је 20%-30% већа од пролаза кроз рупу.

Користите алате CAM350 или Altium DFM да бисте проверили минималну ширину/размак трага (≥6mil), однос ширине и висине (≤8:1) итд.

Уобичајене методе: трострука импрегнација (дебљине 0,1-0,3 мм), нано-премаза (

Користите дизајн са вентилатором да бисте смањили притисак на BGA рутирање. Плоче са 4 слоја одговарају 80% уобичајених потреба; ≥6 слојева за дизајн велике брзине.

Проверите чистоћу контактних јастучића, дебљину пасте за лемљење (0,12-0,15 мм) и температуру рефлукса (врхунска вредност 235-245 ℃).

Користите мегаомметар од 500 V. Отпор изолације треба да буде ≥100 MΩ при ≤60% влажности.

Користите отпорнике за завршетак (нпр. DDR ODT функција) и смањење импедансе. Осигурајте варијацију импедансе

1 oz бакра (35μm): ширина трага ~1A/mm. 2 oz: ~1,5A/mm (пораст температуре

Црна боја помаже у одвођењу топлоте, али је тешка за испитивање. Зелена је најчешћа. Бела има високу рефлективност (≈80%).

Типичан пречник: 0,4-0,8 мм. Корак: 0,5-1,0 мм. Корак од 0,5 мм захтева компоненте 0201.

Користите софтвер за симулацију као што је ANSYS, на основу разлика у CTE (нпр. FR-4 15ppm/℃, бакар 17ppm/℃).

Користите вишестепено филтрирање (π-тип кола). Ширина трагова напајања ≥20 mil да би се смањила импеданса путање.

Пречник ≥0,6 мм, размак ≥1,27 мм. Површинска завршна обрада ENIG, без покривености маском за лемљење.

Површина једностране сигналне петље

Користите SI9000 за израчунавање импедансе, контролишите толеранцију ±10%. Примените подударање завршетка и оптимизацију топологије.

Обрис: ±0,1 мм. Пречник отвора: ±0,05 мм. Дубина V-реза: 1/3-2/3 дебљине плоче.

Користите серпентинске трагове усклађене дужине са заштитом од уземљења. Држите се подаље од брзих линија за пренос података и избегавајте укрштање слојева.

Спровести тестове убрзаног старења (85℃/85% релативне влажности, 1000h) и тестове вибрација (5-500Hz, 2G убрзање).

Величина контактних површина је 0,1-0,2 мм већа од извода компоненте. Ширина SMD контактних површина је 1,2-1,5 × ширина извода.

Повећајте површину термичког бакра, користите термички лепак (≥1W/mK) и отворите термичке отворе испод компоненти за напајање.

Према IEC 61000-4-2: контактно пражњење ±8kV, ваздушно пражњење ±15kV, са нормалном функционалношћу.

Типична дебљина 15-25μm. Мора потпуно прекрити бакар како би се спречили кратки спојеви од изложеног бакра.

Комбинујте интерактивно и аутоматско рутирање. Поставите приоритете рутирања, тако да се критични сигнали рутирају прво.

Предгревање: 120-150℃ (60-90s). Рефлукс: 217-230℃ (40-60s). Брзина хлађења: 3-6℃/s.

Једнотачкасто или вишетачкасто уземљење. Вишетачкасто за високофреквентна кола (>10MHz), са отпором уземљења

Узмите у обзир струјни капацитет, отпор контакта (

Посматрајте лемљене спојеве металографским пресеком (металографско сечење), откријте површинске дефекте помоћу AOI, анализирајте састав елемената помоћу XRF.

Размак 5mil, импеданса 100±10Ω, разлика у дужини