Inbyggt kretskort

Ett inbäddat kretskort är ett kretskort med elektroniska komponenter (som chips, motstånd och kondensatorer) direkt inbäddade i dess inre lager, vilket minskar storleken och förbättrar prestandan.

Inbyggda kretskort kan begrava vissa komponenter för att minska utrymmesupptaget och förkorta signalvägarna; komponenter på vanliga kretskort är oftast ytmonterade.

Lämplig för scenarier med höga krav på storlek och prestanda, såsom smartphones, bärbara enheter, fordonsradar och flyg- och rymdutrustning.

Kravanalys → schematisk design → layoutplanering (inklusive inbyggda komponenter) → routingdesign (fokus på signalintegritet) → kontroll av designregler → utdata från kortfiler.

Beakta dielektricitetskonstant, förlustfaktor och termisk expansionskoefficient. För högfrekventa tillämpningar, välj material med låg dielektricitetskonstant och låga förluster; för hög termisk stabilitet, välj material med låga termiska expansionskoefficienter.

Layout av komponenter med funktionella moduler för att förkorta signalvägar; sprida värmealstrande komponenter för värmeavledning; placera känsliga komponenter borta från bruskällor; överväg processens genomförbarhet.

Motstånd tillverkas genom att lägga till resistiva material till det dielektriska lagret; kondensatorer använder högdielektriska material belagda på kopparfolie eller substrat; induktorer realiseras genom spiralspolar mellan lagren.

Säkerställ tillförlitliga elektriska anslutningar, beakta värmeavledning, testbarhet och underhållbarhet, och följ chiptillverkarnas designriktlinjer.

Planera kraft- och jordlager efter strömförbrukning, säkerställ kraftplanets integritet, minska intern resistans och spänningsfall och tillhandahålla en stabil strömförsörjning.

Kontrollera spårlängden, ställ in spårbredd och avstånd på ett rimligt sätt för att minska överhörning, matcha impedansen för höghastighetssignaler och minska effekten av via-parasitparametrar.

Beroende på material och routingsdesign kan den nå flera Gbps eller högre med korrekt design, till exempel över 10 Gbps i avancerade kommunikationsenheter.

Använd formler som formeln för mikrostriplinjer (Z0 = (87/√(εr+1,41))×ln(5,98H/(0,8W+T))) eller stripline-formler, eller använd designprogramvara för beräkning.

Påverkas av materialförlust (dielektrisk/ledarförlust), spårlängd, signalfrekvens, antal vias och impedansavvikelse.

Separera analoga och digitala kretslayouter, skärma känsliga signaler, säkerställa integriteten hos kraft- och jordplan, använd filterkretsar och optimera spår för att minska looparean.

Installera stora jordningsplan, öka antalet jordningsvias, förkorta jordningsvägar och välj enpunkts-/flerpunkts-/hybridjordning beroende på frekvens.

Analysera parametrar som elnätets impedans, spänningsfall och strömfördelning med hjälp av simuleringsprogramvara för att utvärdera effekter och optimera.

Stark anti-interferensförmåga, undertrycker common-mode-interferens, förbättrar överföringshastighet och tillförlitlighet och underlättar routing med hög densitet.

Bibehåll längdmatchning (skillnad ≤ 10 % av överföringsavståndet motsvarande signalens stigkant), enhetlig spårbredd och -avstånd, styrimpedans (t.ex. 100 Ω) och undvik överhörning.

Minimera viastorleken, öka anti-pad, lägg till jordningsvias runtom och kontrollera bildförhållandet (≤6).

Utföra signalintegritets-, effektintegritets- och EMI-simuleringsanalyser, och testa prototyper (t.ex. med hjälp av nätverksanalysatorer och oscilloskop).

Bestäms av komponenthöjd, antal lager, mekanisk hållfasthet och tillämpningsscenarier, såsom 0,5–1,5 mm för mobiltelefon-kretskort och 1,6–3,2 mm för industriell utrustning.

Tänk på montering med andra komponenter, mekanisk hållfasthet, värmeavledningsutrymme och komponentinbäddningens inverkan på mekanisk prestanda.

Placera värmealstrande komponenter på ett rimligt sätt, lägg till värmeavledningskanaler (t.ex. värmehål, kopparfolie), välj material med hög värmeledningsförmåga, lägg till värmeavledningsanordningar om det behövs och optimera via termisk simulering.

Vanliga metoder inkluderar skruvfixering, klämmfixering och svetsfixering, lämpliga för scenarier med hög underhållsintensivitet, bekväm installation respektive hög stabilitet.

Förbättra den mekaniska hållfastheten genom att öka skivans tjocklek eller lägga till förstyvningar, fördela vikten jämnt, använd stötdämpande material för buffert och förstärk viktiga komponenter.

Matcha enhetens hölje, undvik vassa kanter, tänk på produktionsprocesser (t.ex. skärning, stansning) och utforma styrstrukturer för instickskopplingar.

Applicera tretätningsfärg, använd vattentäta kontakter, utför försegling och undvik att placera nyckelkomponenter i vatten-/dammbenägna områden under layouten.

Höga temperaturer kan orsaka kortutvidgning och avvikelse i komponentparametrar; låga temperaturer kan göra materialen spröda. Industriklassade kretskort fungerar vid -40℃~85℃, med strängare militära krav.

Analysera deformation och spänningsfördelning genom mekanisk spänningssimulering och utför stöt-, vibrationstester och långsiktiga åldrandetester.

Olika material har olika mekaniska hållfastheter och värmeutvidgningskoefficienter. Till exempel har FR-4 goda övergripande prestanda men en relativt hög värmeutvidgningskoefficient, medan polyimidmaterial erbjuder bättre termisk stabilitet och mekanisk hållfasthet.

Inbyggda kretskort kräver ytterligare processer för komponentinbäddning, såsom tillverkning av mellanlagerstrukturer och mer exakt laminering, med högre krav på borrnings- och pläteringsnoggrannhet.

Inklusive laminering, mikrovia-bearbetning (öppning ≤50 μm), komponentinbäddning och ytbehandling (t.ex. förgyllning, tennsprutning).

Ange exakta toleranser i konstruktionen, använd högprecisionsutrustning (t.ex. CNC-borrmaskiner) och genomför noggranna måttinspektioner och processjusteringar i varje procedur.

Inspektera råmaterial (kort, komponenter), övervaka laminerings-/borrnings-/pläteringsparametrar, använd röntgen- och flygande probtester för att upptäcka interna anslutningar och elektrisk prestanda, och utför fullständig inspektion av färdiga produkter.

Lamineringsbubblor/delaminering, feljustering/ojämn öppning i borrningen, dålig komponentanslutning/kortslutning, dålig ytbehandling, dimensionsavvikelse etc.

Optimera lamineringstemperatur, tryck och tidsparametrar, förbehandla skivor för att avlägsna fukt och föroreningar och använd vakuumlaminering för att driva ut luft.

Använd högprecisionsborrutrustning för att kontrollera parametrar, utföra mikroetsning på hålväggar för att förbättra kopparpläteringens vidhäftning och detektera kvalitet genom metallografisk sektionering.

Screena och testa komponenter före inbäddning, optimera inbäddningsprocesser för att säkerställa fasta anslutningar och genomför omfattande elektriska tester och tillförlitlighetsexperiment efter tillverkning.

Påverkas av materialkostnad (högpresterande material är dyrare), processkomplexitet (t.ex. mikrovias, komponentinbäddning), produktionskvantitet och inspektionskostnad.

Undersök teknisk styrka (utrustning, processer), kvalitetskontrollsystem, produktionsfall, kundrecensioner, offerter och leveranstider.

Inklusive visuell inspektion, elektrisk testning (multimeter, oscilloskop, nätverksanalysator), funktionstestning, röntgeninspektion, flygande probtestning etc.

Använd en IKT-enhets spikbädd för att kontakta testpunkter och detektera komponenternas elektriska parametrar, kortslutningar, öppna kretsar, parameteravvikelser etc. Testpunkter måste reserveras i konstruktionen.

Simulera den faktiska arbetsmiljön, testa funktioner omfattande, följ ordningen från grundläggande till komplexa tester och registrera och analysera avvikelser.

Använd JTAG-gränssnittet för att styra chipets interna gränsskanningsceller, detektera pintillstånd och anslutningar mellan chips, samt identifiera öppna kretsar och kortslutningsfel.

Observera först utseendet (brända komponenter, spruckna lödfogar), utför sedan elektriska tester för att begränsa felområdet, analysera möjliga länkar baserat på schemat och använd substitutionsmetoden för att bestämma felpunkten.

Relativt hög, eftersom komponenterna finns i inre lager. Det kräver att de övre lagren noggrant avlägsnas för att exponera felpunkten, omlaminering för att återställa integriteten efter underhåll och att man undviker påverkan på andra kretsar.

Använd högprecisionsverktyg som mikropunktsvetsutrustning och precisionspincetter. Planera underhållsschemat i förväg och använd lokal uppvärmning för att kontrollera temperaturen.

Utför elektriska tester (signalintegritet, strömintegritet), funktionstester och tillförlitlighetstester (åldring, vibration).

Utveckla testplaner, feldiagnosprocedurer, underhållsspecifikationer och kvalitetsverifieringsprocesser.

Testutrustning: multimeter, oscilloskop, nätverksanalysator etc. Underhållsutrustning: mikropunktsvetsutrustning, varmluftspistol etc.

Tänk på resistansnoggrannhet, effektklassning och temperaturkoefficient. Välj motstånd baserat på kretskrav.

Används för filtrering, frikoppling, energilagring, signalkoppling etc.

Bestäm baserat på driftsfrekvens, induktans och strömkapacitet. För effektfiltrering, beakta rippel och lastström.

Tänk på prestanda, strömförbrukning, pakettyp, tillförlitlighet och tillverkarstöd.

Matcha elektriska parametrar och fysiska dimensioner under designprocessen. Välj komponenter som är kompatibla med kortmaterial och processer, och genomför simuleringsverifiering.

För passiva komponenter, kontrollera temperatur och tid för att förhindra kalllödning. För aktiva komponenter, använd högprecisionsutrustning (t.ex. reflow-lödning) för att säkerställa tillförlitliga anslutningar och förhindra termiska skador.

Uppskatta livslängden genom accelererade åldringstester, tillverkardata och långsiktig övervakning av faktiska feldata.

Resistans: värdeavvikelse/avbrott. Kondensator: läckage/kortslutning. Induktor: induktansförändring/lindningskortslutning. Chip: funktionsfel/stiftfel.

Förvara kategoriserat med fukt- och ESD-skydd. Upprätthåll ett lagersystem för att registrera information, utföra regelbunden provtagning och kontrollera lagernivåerna på ett rimligt sätt.

Öka spåravståndet (≥3×bredd), använd jordisolering, optimera routingtopologin och matcha impedansen.

Introducera parasitiska parametrar, vilket eventuellt kan orsaka förlust och fördröjning vid höga frekvenser. Vior för signaler över 10 GHz bör ha en diameter

Lägg till ESD-skyddsanordningar (t.ex. TVS-dioder), konfigurera ESD-urladdningsvägar och håll viktiga signalspår ≥2 mm från kortets kanter.

Använd röntgen för att inspektera interna lödfogar. Fogens höjd bör vara 0,4–0,6 mm, med en poritetsgrad på ≤15 %.

ENIG för högfrekvent och precisionslödning. OSP för låg kostnad (giltighet 6–8 månader). Immersionstenn för våglödning.

Placera skärmskydden korrekt med jordningsimpedans

Viadiameter 0,3–0,5 mm, avstånd ≤1 mm, ≥100 vias/cm² för att säkerställa effektiv värmeavledning.

DDR4-datalinjer: längdtolerans ±5mil. PCIe-differentialpar: ±2mil.

Lägg till avkopplingskondensatorer (0,1 μF för hög frekvens, 10 μF för låg frekvens). Se till att avståndet mellan effekt- och jordskiktet är

IPC-standard: ≤0,7 % för blyfria processer, ≤0,5 % i BGA-områden.

Använd dynamisk spänningsskalning, stäng av vilolägesmoduler och välj chip med låg IQ (t.ex. TI MSP430-serien).

Minska signalförlust och parasitparametrar, öka routingstätheten. Kostnad 20–30 % högre än genomgående hålvias.

Använd CAM350- eller Altium DFM-verktyg för att kontrollera minsta spårbredd/-avstånd (≥6 mil), bildförhållande (≤8:1) etc.

Vanliga metoder: tretätningsfärg (0,1–0,3 mm tjocklek), nanobeläggning (

Använd en fan-out-design för att minska BGA-kabeldragningstrycket. 4-lagerskort passar 80 % av vanliga behov; ≥6 lager för höghastighetsdesign.

Kontrollera renheten av lödplattan, lödpastans tjocklek (0,12–0,15 mm) och återflödestemperaturen (topptemperatur 235–245 ℃).

Använd en 500V megohmmeter. Isolationsresistansen bör vara ≥100MΩ vid ≤60% luftfuktighet.

Använd termineringsmotstånd (t.ex. DDR ODT-funktion) och impedansavsmalning. Säkerställ att impedansvariationen är

28 ml koppar (35 μm): ~1 A/mm spårbredd. 50 ml: ~1,5 A/mm (temperaturökning

Svart underlättar värmeavledning men är svår att inspektera. Grönt är vanligast. Vitt har hög reflektionsförmåga (≈80 %).

Typisk diameter: 0,4–0,8 mm. Stigning: 0,5–1,0 mm. 0,5 mm stigning kräver 0201-komponenter.

Använd simuleringsprogramvara som ANSYS, baserat på CTE-skillnader (t.ex. FR-4 15 ppm/℃, koppar 17 ppm/℃).

Använd flerstegsfiltrering (π-typkretsar). Effektspår ≥20 mil breda för att minska banimpedansen.

Diameter ≥0,6 mm, avstånd ≥1,27 mm. Ytbehandling ENIG, ingen lödmasktäckning.

Enkelsidig signalslingarea

Använd SI9000 för att beräkna impedans, styrtolerans ±10%. Tillämpa termineringsmatchning och topologioptimering.

Kontur: ±0,1 mm. Håldiameter: ±0,05 mm. V-skärdjup: 1/3-2/3 av skivans tjocklek.

Använd längdanpassade serpentinformade spår med jordskärmning. Håll dig borta från höghastighetsdataledningar och undvik lagerkorsning.

Utför accelererade åldringstester (85 ℃/85 % RF, 1000 timmar) och vibrationstester (5–500 Hz, 2G-acceleration).

Plattstorlek 0,1–0,2 mm större än komponentkablarna. SMD-plattbredd 1,2–1,5× ledarens bredd.

Öka den termiska koppararean, använd termiskt lim (≥1W/mK) och öppna termiska vior under kraftkomponenterna.

Enligt IEC 61000-4-2: kontakturladdning ±8 kV, lufturladdning ±15 kV, vid normal funktion.

Typisk tjocklek 15–25 μm. Måste täcka koppar helt för att förhindra kortslutning från exponerad koppar.

Kombinera interaktiv och automatisk routing. Ställ in routingprioriteter, med kritiska signaler som routas först.

Förvärmning: 120–150 ℃ (60–90 s). Återflöde: 217–230 ℃ (40–60 s). Kylningshastighet: 3–6 ℃/s.

Enpunkts- eller flerpunktsjordning. Flerpunktsjordning för högfrekventa kretsar (>10 MHz), med jordningsmotstånd

Beakta strömkapacitet, kontaktresistans (

Observera lödfogar via metallografisk sektionering (metallografisk sektionering), detektera ytdefekter med AOI, analysera elementsammansättning med XRF.

Avstånd 5mil, impedans 100±10Ω, längdskillnad