circuitului

Ansamblul prin gauri înseamnă îndoirea cablurilor componentelor și introducerea cablurilor prin găurile din placa de circuit, apoi lipirea lor în loc și tăierea firelor. Acest lucru a ocupat prea mult spațiu, timp de asamblare și forță de muncă, astfel încât pasul următor a fost montarea pe suprafață, în care componentele sunt așezate deasupra plăcii de circuite și apoi lipirea pastei se topește și lipeste piesele împreună. Acest lucru a făcut ca asamblarea să fie mult mai rapidă, mai ieftină și mai mică.

Acum avem componente încorporate, unde, pentru a economisi și mai mult, componentele sunt încorporate în interiorul plăcii de circuite. Deși aceasta nu este încă o tehnologie disponibilă (sau probabil chiar de dorit) pentru comunitatea Hackaday, citirea despre aceasta mi-a făcut „vaca sfântă!” părul furnicează, așa că iată mai multe despre o nouă tehnologie care a atins recent un nivel de disponibilitate pe care tot mai multe companii îl consideră acceptabil și un pic despre unele tehnici de proiectare utilizabile pentru economisirea spațiului și a componentelor.

În primul rând, să vorbim despre componentele fabricate din cupru în sine, deoarece acesta este accesibil și utilizat pe scară largă. Cu matematica și aspectul adecvat, este posibil să creați rezistențe, condensatori, siguranțe și antene din cupru. Genurile astea se fac tot timpul.

F inversat este un design dovedit pentru antenele de urmărire.

Platforma de construcție încălzită a imprimantei dvs. 3D este probabil doar un PCB FR4 cu o singură urmă spirală. Deoarece cuprul are o anumită rezistență și această rezistență este o funcție a curentului și a lățimii urmelor, unele calcule atente vă vor oferi o placă care se încălzește la temperatura potrivită fără a deteriora placa.

Puteți face potrivire de impedanță cu urme sau le puteți face să se învârtă într-o singură linie subțire pentru a face un singur rezistor de valoare mică (ținând cont de faptul că toleranța este teribilă din cauza varianței grosimii cuprului). Sau puteți plasa două urme unul lângă celălalt pentru a crea un condensator mic. Acest lucru vă costă spațiu la bord, dar vă scutește de nevoia de a plasa o componentă. De asemenea, puteți crea o siguranță prin ciupirea unei urme care transportă curent într-un singur punct, astfel încât, cu suficient curent, să se încălzească și să arunce urma. Bineînțeles, nu puteți înlocui această siguranță, dar ar putea fi considerată o ultimă linie de apărare pentru a proteja restul componentelor electronice dacă toate celelalte nu reușesc.

Există, de asemenea, antene de urmărire, care se găsesc în interiorul fiecărui gadget RF mic. Antena F inversată este potrivită în special pentru aparatele de radio de 2,4 GHz și economisește foarte mulți bani și spațiu fizic.

Ceea ce este cu adevărat interesant este că componentele sunt acum încorporate în plăci de circuite. Există o mulțime de motive și avantaje:

  • Economisește spațiu fizic, atât pe verticală, cât și pe planul PCB
  • Rutare mai ușoară și urmări mai scurte
  • Capacitate mai puțin parazită
  • Ecranare EMI mai bună (un oscilator sau un cristal poate fi între straturi, înconjurat în partea de sus și de jos de turnări de cupru)
  • Managementul căldurii
  • Fiabilitate
  • Dificil de inginer invers

Totuși, există un cost și un proces suplimentar și necesită multă coordonare cu fabricanții de PCB și casele de asamblare. Cel mai mare motiv pentru a face acest lucru este reducerea dimensiunii, așadar, dacă nu construiți un „cel mai mic din lume” sau nu faceți volume mari de smartphone-uri, acest lucru nu este ceva ce veți dori să faceți.

Condensatorul se află în interiorul PCB-ului, permițând un profil mult mai scăzut. Imagine din Lumen Electronic Jewelry

Chip ON board este o veste veche; am văzut pete de epoxid negru care au o placă de siliciu legată de tampoane pe un PCB. De asemenea, facem ceva asemănător cu placa în chip de zeci de ani prin tăierea găurilor din PCB și montarea componentelor în acele găuri pentru a economisi spațiu, cum ar fi condensatoarele care se potrivesc lateral. Componentele încorporate duc acest lucru la nivelul următor.

Cum se realizează componentele încorporate

Acum este posibil să creați o cavitate în PCB și să puneți napolitena sau componenta în acea cavitate. Veți vedea acest lucru realizat în principal cu patru sau mai multe plăci de strat. Procesul tipic de realizare a unei plăci de circuite implică realizarea a două plăci de strat, apoi lipirea lor între ele. Dacă aveți vii orbite sau îngropate, este necesar să aveți o etapă de foraj înainte de a lega aceste două plăci împreună, motiv pentru care unele fabrici de PCB nu o acceptă și de ce prețurile cresc odată cu numărul de straturi.

Odată cu procesul de componente încorporate, producătorul tăie cavitățile necesare componentei în straturile corespunzătoare (cu un laser, deoarece toleranța este atât de strânsă), apoi înainte ca procesul de lipire a straturilor să introducă componentele în interior și să le închidă. Acest lucru funcționează excelent pentru pasivi. Componentele 01005 sunt ca specificațiile de praf și, în unele cazuri, este posibil să lipiți componenta între două straturi fără a tăia o cavitate, acceptând o umflătură aproape imperceptibilă în jurul componentei.

Pentru a obține conductivitatea electrică între componentă și PCB, acest lucru se poate face cu fire de legătură pentru cipuri sau prin lipire utilizând procese normale (dar mult mai precise). Există un anumit risc în etapele ulterioare, deoarece acest PCB va trece probabil prin cuptorul de reflow încă de două ori pentru componentele de sus și de jos, eventual deteriorând componenta încorporată sau întreruperea conexiunii interne. Dacă componenta încorporată este conectată prin intermediul unor rețele, lipirea se poate fixa în cavitate și poate provoca și scurtcircuți. Cu alte cuvinte, este foarte greu de făcut și necesită toleranțe mai stricte decât sunt capabile să facă majoritatea instrumentelor.

Considerații

Acest proces necesită echipamente precise și adaugă o mulțime de pași procesului de fabricație a PCB-ului și, prin urmare, este costisitor. Încercăm deja să evităm căile orbe și îngropate tocmai din acest motiv, iar componentele încorporate sunt o problemă similară cu complexități suplimentare. Așteptați-vă că prețul plăcii dvs. va crește semnificativ și că majoritatea fabricilor nu vor putea să o facă și probabil că nu vor dori să investească în echipamentul sau expertiza necesară pentru a-l scoate. Pur și simplu nu există o cerere suficientă pentru aceasta. De asemenea, va trebui să aveți software EDA capabil să proiecteze componente încorporate, cum ar fi Altium, dar nici unul dintre cele gratuite nu are încă caracteristica.

Mai important, aceasta poate fi o nișă care va dispărea cu tehnologia mai nouă, deoarece ASIC-urile personalizate sunt mai ușor și mai ușor de învârtit. Dacă cheltuiți o mulțime de ore și dolari pentru a face un PCB mai mic, este posibil să puteți îndeplini obiectivul cu un CI personalizat și să îl faceți și mai mic, fără componente încorporate. Dacă am putea elimina necesitatea unui miliard de capace de decuplare sub un BGA mare.