Výroba pasivních desek plošných spojů pro integrované návrhy

Společnost Highleap Electronics poskytuje kontroly projektů výroby pasivních desek plošných spojů (PCB) pro návrhy desek plošných spojů, které integrují specifické pasivní funkce přímo do konstrukce desky, namísto umístění každé součástky na povrchu. V závislosti na požadované technologii se může jednat o zabudované odporové prvky, zabudovanou kapacitu nebo jinou definovanou pasivní strukturu. Pokud váš současný dodavatel nemůže navrhovanou konstrukci splnit, zašlete nám rozvržení, elektrické cíle a požadavky na materiál pro posouzení proveditelnosti a cenové nabídky.

Pro výrobu vestavěných pasivních desek plošných spojů (PCB) musí být technologie přesně identifikována. Návrhy desek plošných spojů s vestavěnými rezistory a desek plošných spojů s vestavěnými kondenzátory nepoužívají identické materiály, geometrie ani metody ověřování. Společnost Highleap před potvrzením rozsahu projektu zkontroluje požadovaný typ pasivní struktury, hodnotu a toleranci, polohu vrstev, detaily zapojení, požadavky na laminaci, přístup k testům a objem programu.

Co je výroba vestavěných pasivních desek plošných spojů?

Existuje několik odlišných technologií, které se všechny nazývají „vestavěné pasivní“, a nejedná se o variace téže věci. Důležitá je klasifikace, odkud funkce komponenty pochází.

První řada je v hromadné výrobě zdaleka nejběžnější, protože nevyžaduje žádné neobvyklé dodávky součástek ani speciální osazovací zařízení. Druhá řada je to, co si většina lidí představí, když slyší tento termín, a je nejobtížnější na výrobu, protože vyžaduje, aby součástka přežila lisovací cyklus a byla na obou stranách připojena k mědi.

Proces výroby pasivních desek plošných spojů pro rezistory a kondenzátory

U konstrukce diskrétních vestavěných součástek je proveditelnost návrhu proveditelná procesní sekvencí. Součástka se nepřidává na hotovou desku, ale je součástí sady během její výroby.

Z této tabulky vyplývají tři poznatky, které vysvětlují většinu citací, které obdržíte.

• Pasivní struktura musí být kvalifikována pro celý procesní cyklus. Nepředpokládejte, že standardní povrchově montovaný rezistor nebo kondenzátor odolá teplotě, tlaku a toku pryskyřice při laminování. Vhodnost závisí na technologii zalévání, konstrukci součástky, provedení svorkovnice, elektrické stabilitě a skutečném profilu lisu.
• Součást musí být umístěna a držena přesně. Proto musí návrh definovat orientaci a v mnoha případech i polaritu nebo značku pinu 1.
• Konstrukce obvykle vyžaduje více cyklů laminace než běžná deska. Právě tam se odvíjí většina nákladů a dodací lhůty, a proto se vestavěné pasivní prvky obvykle specifikují na deskách, které se již staví jako konstrukční konstrukce.

Laminační část procesu je popsána v našem procesu laminace desek plošných spojů a způsoby, jakými lze vrstvit vrstvy po etapách, jsou zahrnuty v naší hybridní laminaci desek plošných spojů . Podrobnosti o konstrukci laminátu, včetně chování prepregu a jádra v lisu, jsou uvedeny v našem článku o konstrukci laminátu desek plošných spojů.

Výhody a omezení vestavěných pasivních desek plošných spojů

Vestavěné pasivní prvky se v omezeném počtu situací vyplatí za složitost a stojí za to být upřímný ohledně toho, že většina návrhů je nepotřebuje.

Vyplatí se to, když: je počet pasivních vodičů vysoký a plocha desky je omezená, takže přesunutí stovky oddělovacích kondenzátorů z povrchu do desky uvolní skutečnou plochu pro pokládku; je konstrukce vysokofrekvenční a parazitní indukčnost povrchového kondenzátoru s průchodem omezuje výkon; je konstrukce tenká nebo ohybná sestava, kde záleží na výšce součástky; nebo konstrukce vyžaduje hodnoty kapacity, které jsou k dispozici pouze jako vestavěné struktury, jako je například kapacita rovinného páru používaná jako distribuovaná oddělovací síť.

Nevyplácí se, když: návrh má málo pasivních prvků a spoustu místa na desce plošných spojů; program má nízký objem a náklady na nástroje a nastavení nelze amortizovat; pasivní prvky je nutné jednotlivě vyměnit nebo upravit podle potřeby; nebo jsou požadované hodnoty a tolerance široce dostupné ve standardních součástkách pro povrchovou montáž za nižší cenu.

Častým zdrojem nejasností je, že konstrukce s vnořenou kapacitou a konstrukce s diskrétně vestavěnými komponentami se prodávají pod stejným názvem, ale mají zcela odlišnou ekonomickou stránku. Vnořená kapacita je materiálové rozhodnutí: změníte laminát a vrstvení a každý pár rovin na desce se stane kondenzátorem. Diskrétně vestavěné komponenty jsou procesní rozhodnutí: přidáte krok umístění a laminace, abyste umístili specifické součástky do desky. Pokud dodavatel uvede cenu za jednu, zatímco vy jste mysleli druhou, cenový rozdíl bude velký a konverzace dopadne špatně. Tento rozdíl stojí za to explicitně uvést v RFQ a širší otázka, co znamená stavět elektroniku uvnitř desky, je diskutována v našich článkech o vestavěných plošných spojích.

Vestavěné pasivní desky plošných spojů vs. SMT rezistory a kondenzátory

Právě poslední řádek rozhoduje o většině programů. Vestavěné pasivní prvky jsou způsobem, jak převést montážní náklady na výrobní náklady, a obchod se vyplatí pouze tehdy, když je objem dostatečně vysoký na to, aby se instalace amortizovala.

Pokyny pro návrh pasivních desek plošných spojů a požadavky DFM

Toto jsou pravidla, která nejčastěji vynucují redesign, a stojí za to si je stanovit před vydáním uměleckého díla.

• Výběr komponent. Zabudované odporové fólie, tenkovrstvé rezistory, zabudované kapacitní dielektrické materiály a diskrétní součástky představují různé implementační cesty. Diskrétní součástka musí být kvalifikována s ohledem na skutečný profil laminace, tlak, pryskyřičný systém, způsob připojení svorek a elektrické limity po zpracování. Vyhněte se plošným předpokladům založeným na typu pouzdra nebo hodnotě kapacity; před zahájením návrhu si zkontrolujte konkrétní číslo dílu a konstrukci.
• Tolerance hloubky dutiny. Vybrání musí dostatečně přesně odpovídat výšce součástky, aby se svorky spojily a součástka nebyla zmáčknuta. Výšková tolerance napříč sadou součástek se proto stává konstrukčním vstupem.
• Tolerance a orientace umístění. Nesymetrická součást potřebuje definovanou orientaci a měď, která se připojuje k jejím svorkám, musí být natažena do skutečné polohy v rámci procesní tolerance.
• Žádné přepracování. Návrh, který vyžaduje přepracování, nesmí umístit součástku dovnitř desky. To také znamená, že se musí změnit strategie testování sestavy: testovací přípravek uvnitř obvodu nemusí být schopen dosáhnout na vestavěný uzl.
• Vzdálenost od okrajů desky a prostupů. Zapuštěná oblast musí zachovat specifikované vzdálenosti od okrajů desky, pokovených otvorů a přilehlých měděných vodičů. Požadované vzdálenosti závisí na zvolené konstrukci zapuštěného pasivního vodiče a jejím procesu laminace nebo strukturování.
• Prohlášení o hodnotě a toleranci. Návrh musí uvádět cílovou hodnotu a přijatelnou toleranci a výrobce musí uvést, co proces unese. Jedná se o různá čísla a neměla by se předpokládat, že se shodují.

Protože vestavěná pasivní prvková součástka interaguje s vrstvou plošných spojů (Stackup), stále platí standardní kontroly DFM a vyplatí se je na tomto návrhu plně spustit. Naše recenze návrhu desek plošných spojů s ohledem na vyrobitelnost (DFM) pokrývá běžnou sadu pravidel a obecná otázka, jak by měla být vrstvená struktura zdokumentována, je uvedena v našem návrhu vrstvené struktury desek plošných spojů.

Jak se testují vestavěné rezistory a kondenzátory

Vložený pasivní materiál nemusí být po laminaci přímo přístupný pro sondování, proto je nutné přístup k testování a ověřovací strategii naplánovat před uvolněním vrstvy. Používají se čtyři přístupy, obvykle v kombinaci.

• Kvalifikace procesu založená na kupónech. Testovací vzorek se stejnou vloženou strukturou je vyroben vedle panelu a následně je změřen. Tím se prokáže, že proces si zachovává svou hodnotu, a to bez nákladů na testování každé desky. Jedná se o standardní přístup pro stabilní výrobní program.
• Otestujte struktury na panelu. Kondenzátory nebo rezistory zabudovaného typu se umístí do určené oblasti panelu a změří se. Tím se přidá malé množství plochy a získají se data pro každý panel.
• Elektrický test sestavené desky. Funkční výkon obvodu se měří na konci linky, což zachycuje hrubou chybu, ale obvykle nedokáže izolovat pasivní obvod, který je mírně mimo toleranci.
• Průřez a mikroskopie. U vývojových sestavení se tím potvrzuje, že je součástka správně zalitá, že měděné vodiče jsou připojeny ke svorkám a že kolem součástky nejsou žádné dutiny.

Rozdíl, který je ve smlouvě důležitý, je mezi měřením na desku a kvalifikací procesu. Kvalifikace procesu znamená, že hodnota je řízena procesem a vzorkována; měření na desku znamená, že je měřena každá jednotka, což má reálné náklady v době cyklu. Obojí je legitimní, ale měly by být v cenové nabídce explicitně uvedeny, protože „vestavěné pasivy budou ověřeny“ není specifikace. Širší možnosti měření hotových desek jsou uvedeny v našich metodách testování desek plošných spojů.

Sourcing a kvalifikace integrovaných pasivních součástek plošných spojů

Toto je ta část vestavěných pasivních prvků, která nejčastěji promění slibný návrh v zablokovaný program, a před podáním cenové nabídky se vyplatí ji důkladně promyslet.

• Díl musí být přesně specifikován. Ne „kondenzátor 100 nF 0402“, ale výrobce a číslo dílu, protože proces zalití musí být kvalifikován s ohledem na rozměry daného dílu, jeho výškovou toleranci a metalurgii zakončení.
• Kontrola pozemku je důležitější než obvykle. Protože se součástky nacházejí uvnitř desky, je změna výrobce nebo změna místa výroby změnou kvalifikovaného procesu a je třeba ji kontrolovat, nikoli s ní zacházet jako s nákupním rozhodnutím.
• Před zmrazením návrhu je nutné ověřit dostupnost. Komponenta, která je v distribučním kanálu k dispozici pouze při alokaci, představuje riziko pro celý program a toto riziko je neviditelné, dokud není zadána objednávka.
• Kvalifikace se vztahuje na konstrukci, nikoli na díl. Jakmile je konstrukce a rodina komponent kvalifikována, je přidání další hodnoty ze stejné rodiny jednoduché; přidání jiného typu komponenty je nová kvalifikace. Naše získávání elektronických součástek Zahrnuje to, jak se sourcing a výroba řeší společně, a širší přístup je popsán na naší stránce věnované sourcingu.

Cena, minimální objednávací doba a dodací lhůta pro vestavěné pasivní plošné spoje

Vestavěné pasivní prvky jsou naceňovány na základě instalačních nákladů a mezních nákladů a rozdíl mezi těmito dvěma položkami je velký.

Náklady na nastavení pocházejí z nástrojů pro dutinu, upínacího přípravku, kvalifikace procesu a specifikace materiálu. Platí se jednorázově a to je důvod, proč je program s malým objemem výroby zřídka ekonomický. Pokud má návrh malý objem a stejného výkonu lze dosáhnout s menším počtem povrchových komponent, je konvenční cesta obvykle praktičtější volbou výroby a dodavatel, který do programu s 50 kusy zařadí zabudované pasivní součástky, aniž by vysvětlil tento kompromis, s vámi není upřímný.

Dodací lhůta vyplývá spíše z procesního postupu než z materiálu. Přidání vložené vrstvy obvykle znamená alespoň jeden laminovací cyklus navíc a krok navíc a materiál může být nestandardní laminát s vlastní dodací lhůtou. Naše pokyny pro dodací lhůty laminátu se týkají materiálové stránky a vliv výběru materiálu na celou desku je uveden v našem přehledu materiálů pro desky plošných spojů.

Nejčistší způsob, jak otestovat, zda se návrh vyplatí převést, je porovnat cenu obou verzí se skutečným objemem programu, včetně ušetřených nákladů na montáž. Toto srovnání je často rozhodující a vyplatí se požádat o jeho provedení výrobce, než akceptovat jednu cenu za vestavěnou variantu.

Vestavěné pasivní součástky vs. vestavěné substráty

Tyto dva pojmy se často spojují, protože oba vkládají něco dovnitř desky. Konstrukčně se liší a tento rozdíl je na výkresu snadno přehlédnutelný.

• Vestavěný pasivní: diskrétní pasivní součástky nebo párová kapacita integrovaná do laminátu. Deska zůstává jedním kusem. Funkce se nachází v dielektriku nebo v části uvnitř něj.
• Zapuštěný substrát: samostatná deska nebo modul umístěný ve výklenku a propojený s hostitelem, takže sestava obsahuje aktivní obvod uvnitř. Toto je konstrukce popsaná na naší stránce o vestavěných deskách plošných spojů.

The choice is usually clear once stated. If the goal is to free up surface area and reduce parasitic inductance, an embedded passive achieves it. If the goal is to integrate a complete module into the board, an zabudovaný substrát is the construction that does it.

Výrobce pasivních desek plošných spojů pro posouzení proveditelnosti a cenové nabídky

Pro týmy, které hledají výrobce pasivních plošných spojůSpolečnost Highleap může posoudit zamýšlenou vestavěnou strukturu a související požadavky na výrobu desek plošných spojů. RFQ by měla určit, zda návrh používá vestavěný rezistor na desce plošných spojů, PCB s vestavěným kondenzátorem, buried capacitance, a printed resistive layer or another defined approach. These terms describe different constructions, so a quote should state the proposed technology rather than treat “embedded passive” as a single standard process. The guide to manufacturing printed circuits gives process context for the manufacturing information required at design release.

Pro cenovou nabídku na výrobu vestavěných pasivních desek plošných spojů uveďte kompletní rozložení materiálu, jakost materiálu, hodnoty a tolerance pasivních prvků, provozní napětí nebo proud, případně požadavky na teplotu a frekvenci, geometrii připojení, přístup k testům a množství. Pokud je projekt ve fázi prototypu, uveďte, zda je cílem sestavení pro ověření proveditelnosti, technický vzorek, kvalifikační šarže nebo uvolnění do výroby. Plán testování a limity přijetí by měly být dohodnuty před první sestavením.

Služba výroby desek plošných spojů (PCB) od společnosti Highleap je relevantní pro celkovou konstrukci vícevrstvých desek, zatímco kontrola DFM (Design for Material Design) pro desktopové montáže (PCB DFM) může pomoci identifikovat chybějící informace o návrhu před jeho vydáním. U projektů na klíč, které zahrnují i ​​povrchově montované součásti, koordinujte kusovník (BOM) a rozsah montáže prostřednictvím služeb montáže desek plošných spojů . Přesné požadavky na vestavěnou technologii a kvalifikaci musí být potvrzeny na základě předloženého návrhu.

• Balíček cenových nabídek: Soubory Gerber/ODB++, kompletní stackup, typ a hodnoty pasivního obvodu, tolerance, materiály, provozní podmínky, podrobnosti o připojení, testovací plán a očekávaný objem.

Často kladené otázky k výrobě pasivních desek plošných spojů (PCB)

Lze vložit jakoukoli komponentu?

Ne. Součást nebo pasivní materiál musí být kompatibilní s celým laminovacím cyklem a její elektrická spojení musí zůstat spolehlivá i po lisování. Kvalifikace by měla využívat konkrétní součást nebo materiál, vrstvenou strukturu, profil laminace a zkušební kritéria, spíše než předpoklad, že je vhodná celá kategorie pouzdra.

Jak jsou hodnoty řízeny, pokud jsou uvnitř desky?

Procesem a vzorkováním. Kupón nebo testovací struktura vytvořená ve spolupráci s panelem stanoví, že proces dodržuje hodnotu a toleranci, a plán vzorkování je dohodnut. U programu, kde musí být každá jednotka změřena, je nutné to specifikovat, protože to mění náklady a dobu cyklu.

Ovlivňují vložené pasivní prvky impedanci blízkých vodičů?

Mohou. Kapacita páru rovin zavádí do rovin nad touto oblastí paralelní kapacitu, která mění impedanci stopy probíhající nad ní. Pokud má návrh směrování s řízenou impedancí v blízkosti vrstvy vloženého kondenzátoru, musí to impedanční vrstvení zohlednit.

Lze vestavěnou pasivní desku sestavit a otestovat normálně?

Montáž je normální, protože na povrchu není nic navíc. Testování vyžaduje přemýšlení: vestavěná součástka nemusí být dostupná testovacím přípravkem, takže řešením je obvykle funkční test nebo testovací struktura. Pokud je vyžadováno pokrytí testy uvnitř obvodu, je to vstupní bod pro návrh a měl by být vyřešen včas.

Co když předchozí dodavatel odmítl stavbu?

Nejčastějšími důvody jsou skutečně nepodložená konstrukce, součástka, která není způsobilá pro zabudování, nebo objem programu pod ekonomickou hranicí. Všechny tři jsou legitimní. Otázkou, která stojí za to si položit, je, který z těchto tří důvodů to je, protože první je technické řešení, druhý je změna designu a třetí je komerční rozhodnutí. Zaslání Gerberu, souhrnného popisu a konkrétních čísel dílů je obvykle rychle rozliší.