Embedded PCB Tasarımında Ana Avantajlar ve Uygulamalar

Elektronik cihazlar daha yüksek performans talep ederken boyutları küçülmeye devam ettikçe, geleneksel yüzey montaj teknolojisi (SMT), alan kullanımında, sinyal bütünlüğünde,ve ısı yönetimiYerleşik bileşen PCB tasarımı, pasif ve aktif bileşenleri doğrudan basılı devre kartlarının iç katmanlarına entegre ederek bir çözüm olarak ortaya çıktı.Geleneksel SMT'nin sınırlarını kırmak ve elektronik ürün yeniliği için yeni olanaklar açmak.

İsminden de anlaşılacağı gibi gömülü bileşen PCB'ler elektronik bileşenleri içerir (genellikle dirençler, kondansatörler ve indüktörler gibi pasif elemanlar,aynı zamanda entegre devreler gibi aktif bileşenleri de içerir) doğrudan basılı devreler plakalarının iç katmanlarınaGeleneksel SMT ile karşılaştırıldığında, bu gelişmiş üretim teknolojisi tahtanın alan kullanımını önemli ölçüde iyileştirir, elektrik ve termal performansı arttırır ve ürün güvenilirliğini artırır.

Gömülü bileşenler, artık PCB yüzeyine ayrı parçalar olarak monte edilmeyen, bunun yerine özel süreçlerle kartın içinde üretilen veya monte edilen elemanlardır.Bunlar dirençler gibi pasif bileşenleri içerebilir.Uygulama yöntemleri ince film teknolojisi, kalın film teknolojisi, ortak ateşleme teknikleri ve laminatör süreçlerini içerir.

• Yerleşik dirençler:PCB iç katmanlarında özel dirençli malzemeler (nikel-krom alaşımları veya karbon filmleri gibi) kullanarak oluşturulmuştur.ve kalınlığı.
• Yerleşik kondansatörler:PCB iç katmanlarında yüksek geçirgenlik dilektrik malzemeler kullanılarak şekillendirilmiştir. Kapasitans dilektrik alanını ve kalınlığını ayarlayarak kontrol edilir.Yüklü ve düz kapasitörler de dahil olmak üzere ortak yapılarla.
• Yerleşik indüktörler:PCB iç katmanlarında spiral iletkenler kazımak veya oluşturarak oluşturulur. İnduktans değerleri dönüş sayısı, iletken genişliği ve aralık değiştirerek ayarlanır.
• Gömülü IC'ler:Çıplak çipler doğrudan PCB'ye yerleştirilmiş ve flip-chip veya çip yığımı gibi mikro bağlantı teknolojileri ile elektrikle bağlantılıdır.Elektriksel performansı arttırırken ürün boyutunu ve ağırlığını önemli ölçüde azaltmak.

Geleneksel PCB'lere (substrat, iletken katmanlar ve yalıtım ile) temel yapıda benzer olsa da, gömülü bileşen PCB'ler iç katmanlarında elektronik elemanları entegre eder.Bu genellikle ev bileşenleri için iç katmanlarda boşluklar veya pencereler oluşturmak gerektirir, daha sonra laminatör, doldurma veya kapsülleme işlemleri ile sabitlenir.

Geleneksel SMT ile karşılaştırıldığında, gömülü bileşen PCB'ler önemli avantajlar sunar:

İç kısımları bütünleştirerek, bu PCB'ler yüzey alanını serbest bırakır.Aynı kart boyutunda ya daha fazla işlevselliği veya eşdeğer işlevsellik için daha küçük kartları sağlayan, özellikle yüksek yoğunluk için değerli, minyatür elektronik.

• Parazit etkilerinin azalması:Daha kısa bağlantı yolları parazit kapasitansı ve indüktansı en aza indirir, sinyal iletim hızını ve kalitesini iyileştirir. Özellikle yüksek frekanslı devreler için kritik.
• Sinyal bütünlüğünün geliştirilmesi:Daha iyi impedans kontrolü, yüksek hızlı dijital ve RF devreler için çok önemli olan sinyal yansıtmasını ve çarpıtmasını azaltır.
• Düşük EMI:Düşük radyasyon alanı, PCB katmanları aracılığıyla ek koruma ile elektromanyetik müdahaleyi azaltır.

PCB termal katmanlarıyla doğrudan temas, ısı dağılımını iyileştirirken, iç bakır katmanları ısıyı dağıtmaya, bileşen sıcaklıklarını düşürmeye ve güvenilirliği artırmaya yardımcı olur.

• Daha az lehimleme eklemleri:Düşük kaynak noktaları, bu ortak zayıf noktalarda arıza riskini azaltır.
• Daha iyi titreşim direnci:Dahili olarak sabitlenmiş bileşenler daha fazla mekanik strese dayanır.
• Daha iyi çevresel direnç:Nemden, korozyondan ve diğer çevresel faktörlerden daha iyi korunma.

Üretim maliyetleri genellikle SMT PCB'lerden daha yüksek olsa da, gömülü tasarımlar daha az bileşen, daha küçük kart boyutları, daha fazla elektrik, daha az elektrik, daha fazla elektrik ve daha fazla enerji kullanılarak genel masrafları azaltabilir.ve bakım ve değiştirme maliyetlerini düşüren iyileştirilmiş uzun ömürlülük.

Ana malzemeler arasında alt katman malzemeleri (elektrik, termal ve mekanik özellikleri göz önünde bulundurarak), direnç malzemeleri (karşıtlık ve istikrar üzerine odaklanarak),ve kondansatör malzemeleri (dielektrik özelliklerine öncelik veren).

Optimal katman düzenlemesi, bileşen yerleşimini (sinyal katmanlarının yakınında), güç / zemin düzleminin yakınlığını, koruma gereksinimlerini ve yalıtım kalınlığını dikkate almalıdır.

Kritik elemanlar bağlantıların, ısı kaynaklarının termal çözeltmelerin, yüksek frekanslı bileşenlerin zemin düzlemlerine yakın yerleştirilmesi ve güç elemanlarının yüklere bitişik yerleştirilmesi gerekir.

Sinyal hatları kısa ve doğrudan, elektrik hatları akım kapasitesi için geniş, yer düzlemleri sürekli ve parazit etkilerini azaltmak için kanallar en aza indirgenmelidir.

Etkili ısı yönetimi, ısı sinklerini, termal viasları, iletken arayüz malzemelerini ve muhtemelen zorla hava soğutmasını içerir.

• Substrat hazırlama
• İç katman örneği
• Bileşen yerleştirme
• Kesin koşullar altında laminasyon
• Borlama ve kaplama
• Dış katman desenleri
• Yüzey işleme
• Kapsamlı test

Embedded bileşen PCB'ler birçok endüstride değişim yaratıyor:

• Mobil iletişim:Akıllı telefonlar ve tabletlerdeki performansı artırırken boyut/ağırlığı azaltmak
• Havacılık:Zorlu ortamlarda güvenilirliği artırmak
• Tıbbi elektronik:Sağlık uygulamaları için hassasiyet ve istikrar sağlamak
• Otomotiv:Sıkı güvenilirlik standartlarına uymak
• Endüstriyel kontrol:Karmaşık çalışma koşullarına dayanıklı

Teknoloji şu yönde gelişiyor:

• Daha yüksek yoğunluklu entegrasyon
• Gelişmiş malzemelerle daha iyi performans
• Üretim maliyetlerinin azalması
• Entegre sensörler ve aktüatörlerle daha fazla işlevsellik

Temel öneriler şunlardır:

• Uygulama gereksinimlerine göre malzemelerin seçimi
• Sinyal sorunlarını en aza indirmek için katman yığınlarını optimize etmek
• Termal ve elektrik faktörlerini göz önünde bulundurarak stratejik bileşen yerleştirimi
• Uygun yönlendirme teknikleri
• Üretim öncesi ve sonrası kapsamlı testler

Gömülü bileşen PCB teknolojisi, üstün uzay verimliliği, elektrik performansı, termal yönetim ve güvenilirlik sunan elektronik üretiminde önemli bir ilerlemeyi temsil eder.Teknoloji gelişmeye devam ederken, uygulamaları endüstrilerde genişleyecek, daha küçük, daha hızlı ve daha sağlam elektronik cihazların geliştirilmesini sağlayacak.