תכנון לוחות מעגלים מודפסים (PCBs) עם רכיבים משובצים הוא מתודולוגיה מתפתחת במהירות המאפשרת למהנדסים לדחוף את הגבולות של miniaturization וביצועים. על ידי שילוב רכיבים פסיביים ופעילים ישירות לתוך תת-התחרש, מעצבים יכולים להפחית את אזור הלוח, לשפר את המאפיינים החשמליים ולשפר את האמינות.גישה זו היא קריטית עבור יישומים כגון לבישים, התאמות רפואיות, מכשירים, ואלקטרוניקה חלל אלקטרוניקה שבו הוא פרימה ואמינות רכיב יעיל, אנו בודקים אסטרטגיות ייצור מבוזרות, תכנות.

הבנה של טכנולוגיית Component

רכיבים Embedd הם מתנגדים, capacitors, inductors, או אפילו מת פעיל כי ממוקמים בתוך שכבות של PCB ולא רכוב על פני השטח.הטכנולוגיה ממנת תהליכי ייצור PCB סטנדרטיים עם צעדים נוספים עבור היווצרות חלל, מיקום רכיב, ו lamination. זה תוצאות בדל, צ'ילה קלה יותר עם חיבורים קצרים יותר, צמצום אפקטים parasitic ושיפור ביצועים גבוהים על ידי acretducation בגודל זה, 000 כדי להפחית את הפחתת רכיבי סיכה לבן.

היתרונות העיקריים של Embedded Components

  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) שיפור ביצועים: FLT:1 קצר חיבורים להפחית את החדירה parasitic ואת קיבול, שיפור שלמות האות ומאפשר תדרים תפעוליים גבוהים יותר עם רעש נמוך יותר.
  • (FLT:0) אמינות העדר: כפל 1:1) פחות מכרים וחיבורים חיצוניים להפחית נקודות כישלונות פוטנציאליות, במיוחד תחת לחץ מכני או רכיבה תרמית.
  • (FLT:0) Flexibilitymia:FLT:1 מאפשר לגורמי צורה חדשניים כגון תת-סטריט מעוקל או גמיש, ומאפשר מבנים תלת-ממדיים מורכבים כמו מודולים מעומעמים.
  • (ב) ניתן להציב קרוב יותר ליתרונות תרמיים או כיור חום, שיפור הניתוק חום בעיצובים בעלי עוצמה גבוהה.

עיצוב עבודה וסימולציה

תכנון מוקדם ואנליזה נדרשת

לפני שמתחילים בעיצוב רכיב מוטבע, להגדיר בבירור את דרישות החשמל והמכניות.זהה אילו רכיבים ירוויחו ביותר מהטמעת - באופן חד-פעמי גבוה, פאסיביות מרתיעות, או אקטיביות קטנים מתים. השתמש בכלים סימולציה כגון CST Studio או Ansys HFSS כדי לעצב את ההתנהגות האלקטרומגנטית של קישורים משובצים ולוודא כי parasitics נשאר בתוך גבולות מקובלים זה.

בחירה מתאימה ל Embedding

רכיבים נבחרים אשר מדורגים עבור תהליכים מבולקים, אשר כוללים טמפרטורות גבוהות (עד 200 מעלות צלזיוס במהלך הנשייה) ולחץ מכני.רכיבים מועדפים יש גבהים פרופיל נמוך (בדרך כלל תחת 0.5 מ"מ), encapsulation חזק (ממות או קרמיקה), והם זמינים בחבילות קטנות כגון 0201 או 0402 עבור פסיביים. עבור מת, מת או מת או מפלסבדר (WLC) הם הטמיעים עבור ספקים משותפים.

אפשרויות ל-Matleptions

ה- PCB substrate חייב להתאים את הרכיבים המוטבעים תוך שמירה על שלמות מבנית. חומרים הקשורים (HDI) כמו FR-4 עם Tg גבוה (טמפרטורת מעבר), פולימידיד, או LCP (פולימרו פולימרים נוזלי) הם אופייניים. עבור יישומים גבוהים, חומרים נמוכים-הפסד כגון רוג'רס RO4000 או PTFE מסובכים.

תכנון להנחיות של Manufacturability (DFM)

תכנון ליילוט ו- Stackup

בעת תכנון ערימה השכבה, להקצות שכבות ספציפיות עבור רכיב הטמיע, בדרך כלל בשכבות הפנימיות שבו הם מוגנים על ידי preprepreg וחושחוש נחושת. השתמש סימטרי מחסניות למניעת דף מלחמה.תכנן את מימדי השכול בדיוק - הם חייבים להיות מעט גדול יותר מהרכיב כדי לאפשר סובלנות רישום.

אסטרטגיות וחיבורים

רכיבים Embedded דורשים חיבורים אנכיים כדי להגיע לשכבות אחרות. השתמש מיקרו-vias (laser קידוח) עם קוטרים קטנים (75-100 מיקרומטר) כדי להתחבר מעמודי הרכיב המוטבעים לשכבות נחושת צמודות.עבור נתיבים נוכחיים גבוהים יותר, לשקול דרך חור דרך הפה, אבל שימו לב שהם צורכים חלל. סטוגר או מיקרווויה מחסנית יכול להפחית את אורך האות.

בדיקה ו-Inspection Access

שילוב נקודות מבחן על שכבות נגישות כדי לאפשר בדיקות רנטגן כדי לאמת את ההיערכות ואת איכות משותפת של יצרנים מסוימים להציע בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) עבור שכבות משובצות לפני ההנקה הסופית. השתמש בבדיקה חזותית קשה. השתמש ב- X-ray כדי לאמת את האינטגרציה ואת איכות משותפת מכרה. כמה יצרנים מציעים בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) עבור שכבות לפני ההשחה סופית.

אסטרטגיות ניהוליות

רכיבים Embedding יכולים להתרכז חום בתוך תת-קרקעית, להעלות טמפרטורות מקומיות.כדי להפחית את ההתחממות יתר, ליישם את האסטרטגיות הבאות:

  • השתמש תרמי באמצעות ישירות מתחת או סמוך רכיבים מוטבעים כדי לנהל חום לשכבות חיצוניות או כיור חום.
  • מעסיק מתכת-core או חומרים משקעים (IMS) עבור עיצובים בעלי עוצמה גבוהה.
  • משלבים מפיץ תרמי כגון מטבעות נחושת מוטבעים או גליונות גרפיט בערימה.
  • במהלך סימולציה, לבצע ניתוח תרמי באמצעות כלים כגון FlotheRM או Icepak כדי להבטיח טמפרטורות צומת להישאר מתחת דירוגים רכיב.

לדוגמה, מחקר שנערך על ידי המכון הלאומי של התקנים וטכנולוגיה 1.101 הראה כי דרך תרמית מוטבעת יכול להפחית את ההתנגדות התרמית על ידי עד 30% בהשוואה לרכיבים על פני השטח.

עלויות ומסחר

טכנולוגיה רכיב Embedded בדרך כלל מגבירה את עלויות הייצור עקב שלבים נוספים של תהליכים (התחמיכת משאבים, השמה רכיב, השמנת יתר ובדיקה) עם זאת, העלות הכוללת של המערכת יכולה להיות נמוכה יותר אם היא מפחיתה את גודל הלוח, מבטלת מחברים, או משפרת את התשואות.לערוך עלות כוללת של ניתוח בעלות הכוללת ייצור, דיור, ובדיקה.

בדיקות וביטוח איכות

בדיקות חשמל

לאחר ייצור, לבצע בדיקות רציפות ובידוד באמצעות תיקונים אוטומטיים.קישורים Embedded עשויים להיות התנגדות גבוהה יותר עקב ממשקי מיקרו-via; להבטיח שהערכים המדוייקים מתאימים סימולציות. השתמש בדמיית זמן (TDR) עבור אימות עכבות על קווי מהירות קריטיים.

בדיקה חוזרת

לוחות אבטיפוס בסובייקט לרכיבי אופניים תרמיים (למשל, -40 מעלות C ל +125 ° C), חשיפה לחות (85 ° C/85% RH), ו רטט מכני כדי לאמת כי רכיבים משובצים לשרוד.בדוק עבור דלמנטום, סדק או עייפות משותפת מכר.דוגמה לתקני מבחן אמינות היא JEDEC JESD22-A104 לטמפרטורה.

איכות metrics

עבודה עם היצרן שלך כדי להגדיר מדדים איכותיים מרכזיים: דיוק מיקום רכיב (בדרך כלל ±50 מיקרומטר), רוקן שכבות דבק (<20% שטח), וההבחנה ללא תשלום. השתמש בשליטה של תהליכים סטטיסטיים (SPC) כדי לפקח על וריאציות במהלך הייצור.

שיתוף פעולה עם יצרנים

יישום מוצלח של רכיבים משובצים דורש שיתוף פעולה הדוק עם מברק PCB מנוסה בטכנולוגיה זו.שתף את הקבצים העיצוב מוקדם ולבקש סקירה DFM.דון יכולות תהליך: עומק חלל מינימלי, סובלנות עובי רכיב, ומגבלות לחץ רב עוצמה.

מגמות עתידיות ב-PCB Embedded

השדה מתקדם במהירות עם התפתחויות בדפוס תלת-ממדי של תת-סטריט, ייצור תוספים של מוליכים משובצים, ושילוב של גישות מערכת-in-package (SiP) מחקר מה-FLT:0ResearchGate מפרסם (FLT:1 נקודות כדי לטבול שבבים משובצים כצעד הבא לקראת אינטגרציה heterogeneous.בנוסף, השימוש בחומרים מתקדמים עם התנהגות תרמית גבוהה יותר מאפשר הטמעת כוח ו-AP.

מסקנה

עיצוב PCB עם רכיבים משובצים מייצג קפיצת משמעותית ב miniaturization אלקטרוני וביצועים.על ידי ביצוע ההנחיות המפורטות במאמר זה - בחירת רכיב מאומצת, אפשרויות חומריות אופטימליות, סימולציה קפדנית, שיטות DFM הטוב ביותר, ובדיקות יסודיות - מהנדסים יכולים לרתום את מלוא הפוטנציאל של הטכנולוגיה הזו. בעוד יישום דורש השקעה מקדימה ושיתוף פעולה הדוק עם יצרנים, את התגמולים בהפחתה בגודל, אמינות, ומהווים ייצור משמעותי כמו תהליכים אלקטרוניים, ועלויות עיצוב גבוהות.