مزایای کلیدی و شیوه های طراحی PCB جاسازی شده

از آنجایی که اندازه دستگاه های الکترونیکی همچنان در حال کوچک شدن است در حالی که عملکرد بالاتر را تقاضا می کند، فناوری نصب سطح سنتی (SMT) با چالش های رو به رشد در استفاده از فضا، یکپارچگی سیگنال،و مدیریت حرارتیطراحی PCB جزء به عنوان یک راه حل ظهور کرده است، یکپارچه سازی اجزای منفعل و فعال به طور مستقیم در لایه های داخلی صفحه مدار چاپی،شکستن محدودیت های SMT معمولی و باز کردن امکانات جدید برای نوآوری محصولات الکترونیکی.

PCB های جزء جاسازی شده، همانطور که از نام آن پیداست، شامل اجزای الکترونیکی (معمولاً عناصر منفعل مانند مقاومت ها، خازن ها و محرک ها،اما همچنین شامل اجزای فعال مانند مدارهای یکپارچه) به طور مستقیم در لایه های داخلی صفحه های مدارهای چاپیدر مقایسه با SMT سنتی، این فناوری تولید پیشرفته به طور قابل توجهی استفاده از فضای صفحه را بهبود می بخشد، عملکرد الکتریکی و حرارتی را افزایش می دهد و قابلیت اطمینان محصول را افزایش می دهد.

قطعات جاسازی شده عناصر هستند که دیگر به عنوان قطعات جداگانه در سطح PCB نصب نمی شوند بلکه در عوض از طریق فرآیندهای تخصصی در داخل صفحه تولید یا جمع آوری می شوند.این می تواند شامل اجزای منفعل مانند مقاومت باشدروش های پیاده سازی شامل تکنولوژی فیلم نازک، تکنولوژی فیلم ضخیم، تکنیک های آتش سوزی مشترک و فرآیندهای لایه بندی است.

• مقاومت های جاسازی شده:با استفاده از مواد مقاومتی تخصصی (مانند آلیاژ های نیکل کرومیوم یا فیلم های کربن) در لایه های داخلی PCB ایجاد شده است. مقادیر مقاومت با تنظیم شکل، ابعاد،و ضخامت.
• کانسیداتورهای جاسازی شده:با استفاده از مواد دی الکتریک نفوذی بالا در لایه های داخلی PCB شکل گرفته است. ظرفیت با تنظیم منطقه دی الکتریک و ضخامت کنترل می شود.با ساختارهای مشترک از جمله خازن های انباشته و مسطح.
• دستگاه های محرک داخلی:با حک کردن یا شکل دادن هلیکاتورهای مارپیچی در لایه های داخلی PCB ایجاد می شود. مقادیر نفوذ با تغییر تعداد چرخش ها، عرض هلیکاتور و فاصله تنظیم می شود.
• IC های جاسازی شده:تراشه های برهنه به طور مستقیم در PCB جاسازی شده و از طریق تکنولوژی های اتصال میکرو مانند فلپ چیپ یا تراشه های تراشه ای به صورت الکتریکی متصل می شوند.به طور قابل توجهی کاهش اندازه و وزن محصول در حالی که بهبود عملکرد الکتریکی.

در حالی که ساختاری مشابه با PCB های سنتی (با زیربنای، لایه های رسانا و عایق بندی) ، PCB های جزء جاسازی شده عناصر الکترونیکی را در لایه های داخلی خود ادغام می کنند.این به طور معمول نیاز به ایجاد حفره ها یا پنجره ها در لایه های داخلی به اجزای خانه، که سپس از طریق فرآیند لامیناسیون، پر کردن و یا کپسول شدن ایمن می شوند.

در مقایسه با SMT معمولی، PCB های جزء جاسازی شده مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند:

با ادغام اجزای داخلی، این PCB ها سطح را آزاد می کنند،اجازه دادن به عملکرد بیشتر در همان اندازه تخته یا تخته های کوچکتر برای عملکرد معادل، به ویژه برای چگالی بالا ارزشمند است، الکترونيک هاي کوچک

• کاهش اثرات انگل:مسیرهای اتصال کوتاه تر ظرفیت و نفوذ انگل را به حداقل می رسانند و سرعت انتقال سیگنال و کیفیت را بهبود می بخشند، به ویژه برای مدار های فرکانس بالا.
• تماميت سيگنال بهبود يافته:کنترل مقاومت بهتر منعکس کننده و تحریف سیگنال را کاهش می دهد، که برای مدار های دیجیتال و RF با سرعت بالا بسیار مهم است.
• EMI پایین تر:منطقه کم تابش باعث کاهش تداخل الکترومغناطیسی می شود و محافظت اضافی از طریق لایه های PCB امکان پذیر است.

تماس مستقیم با لایه های حرارتی پی سی بی باعث افزایش انتشار گرما می شود، در حالی که لایه های مس داخلی به توزیع گرما کمک می کنند، دمای قطعات را کاهش می دهند و قابلیت اطمینان را افزایش می دهند.

• جفت های کم تر:نقاط کاهش یافته جوش خطر شکست در این نقاط ضعیف مشترک را کاهش می دهد.
• مقاومت ارتعاش بهبود یافته:قطعات داخلی با فشار مکانیکی بیشتر مقاومت می کنند.
• مقاومت بهتر در برابر محیط زیست:حفاظت بهتر از رطوبت، خوردگی و سایر عوامل محیطی

در حالی که هزینه های تولید به طور معمول بالاتر از PCB SMT است، طرح های جاسازی شده می توانند هزینه های کلی را از طریق قطعات کمتر، اندازه های کوچکتر صفحه،و بهبود طول عمر که هزینه های نگهداری و تعویض را کاهش می دهد.

مواد کلیدی شامل مواد بستر (با توجه به خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی) ، مواد مقاومت (که بر مقاومت و ثبات تمرکز می کنند) ،و مواد خازن (به خصوصیت های دی الکتریک).

تنظیم لایه بهینه باید محل قرار دادن قطعات (نزدیک لایه های سیگنال) ، نزدیکی سطح قدرت / زمین، الزامات محافظ و ضخامت عایق را در نظر بگیرد.

عناصر حیاتی باید در نزدیکی کانکتورها، منابع حرارتی در نزدیکی محلول های حرارتی، اجزای فرکانس بالا در نزدیکی سطوح زمین و عناصر قدرت در نزدیکی بارهای قرار گیرند.

خطوط سیگنال باید کوتاه و مستقیم باشند، خطوط برق باید برای ظرفیت فعلی گسترده باشند، سطوح زمین مستمر باشند و برای کاهش اثرات انگل ها باید به حداقل برسد.

مدیریت گرمای موثر شامل فاضلاب گرما، ویاس های حرارتی، مواد رابط رسانا و احتمالا خنک سازی هوایی اجباری است.

• آماده سازی سوبسترات
• الگوی لایه داخلی
• جاسازی قطعات
• لایه بندی در شرایط دقیق
• حفاری و پوشش
• الگوی لایه بیرونی
• پوشش سطح
• آزمایش جامع

PCB های جزء در حال تغییر چندین صنعت هستند:

• ارتباطات موبایل:کاهش اندازه/وزن در حالی که بهبود عملکرد در تلفن های هوشمند و تبلت
• هوافضا:افزایش قابلیت اطمینان در محیط های خشن
• لوازم الکترونیکی پزشکی:ارائه دقت و ثبات برای برنامه های بهداشتی
• خودرو:رعایت استانداردهای سختگیرانه قابلیت اطمینان
• کنترل صنعتی:مقاومت در برابر شرایط عملیاتی پیچیده

تکنولوژی در حال تکامل به سمت:

• یکپارچه سازی چگالی بالاتر
• عملکرد بهبود یافته از طریق مواد پیشرفته
• کاهش هزینه های تولید
• عملکرد بیشتر با سنسورها و محرک های یکپارچه

توصیه های کلیدی عبارتند از:

• انتخاب مواد بر اساس الزامات درخواست
• بهینه سازی استاکپ لایه برای به حداقل رساندن مشکلات سیگنال
• قرار دادن قطعات استراتژیک با در نظر گرفتن عوامل حرارتی و الکتریکی
• تکنیک های مناسب مسیر
• آزمایش جامع قبل و بعد از تولید

فناوری PCB جزء جاسازی شده نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در تولید الکترونیک است، که بهره وری فضایی برتر، عملکرد الکتریکی، مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان را ارائه می دهد.در حالی که تکنولوژی به رشد ادامه می دهد، کاربردهای آن در سراسر صنایع گسترش می یابد و توسعه دستگاه های الکترونیکی کوچکتر، سریعتر و قوی تر را امکان پذیر می کند.