Mobilna produkcja i montaż PCB

Płytki PCB do smartfonów należą do najbardziej wymagających płytek drukowanych produkowanych na dużą skalę – 10 do 12 warstw miedzi skompresowanych do grubości poniżej 1 mm, przesyłających jednocześnie sygnały z szyn zasilania DC do anten 40 GHz 5G. Ich niezawodna produkcja wymaga innego sprzętu, kontroli procesu i wsparcia inżynieryjnego niż standardowa komercyjna produkcja płytek PCB.

Highleap Electronics specjalizuje się w produkcji i montażu płytek PCB do urządzeń mobilnych dla klientów OEM i ODM, oferując kompleksową obsługę – od wczesnych próbek inżynieryjnych po produkcję wielkoseryjną – pod jednym dachem. Nasze możliwości produkcyjne płytek drukowanych do telefonów komórkowych pokrywają pełen zakres wymagań obecnych platform smartfonów.

Czym różni się płytka PCB mobilna od standardowych płytek PCB

Mobilna płytka PCB – nazywana również płytką PCB smartfona, płytką drukowaną telefonu komórkowego lub płytą główną telefonu komórkowego – to nie tylko miniaturowa wersja płytki elektroniki przemysłowej lub użytkowej. Połączenie ograniczeń, które musi jednocześnie spełniać, nie występuje nigdzie indziej w produkcji elektroniki.

Liczba warstw wynosi 10–12, w porównaniu z 2–6 typowymi dla standardowych płyt komercyjnych. Całkowita grubość płytki musi wynosić maksymalnie 1.0 mm. Minimalna szerokość ścieżki wynosi 50 μm (2 mil) w porównaniu ze 100–150 μm na standardowych płytkach. Technologia przelotek (via) przechodzi z mechanicznych otworów przelotowych na mikroprzelotki laserowe HDI o średnicy wiercenia 0.1 mm. Częstotliwości sygnału sięgają do 40 GHz dla 5G mmWave — w porównaniu z typową częstotliwością poniżej 1 GHz na standardowych płytkach.

Te ograniczenia nakładają się na siebie. Zmieszczenie 1,000–1,500 komponentów na płytce mniejszej niż karta kredytowa, przy jednoczesnym zachowaniu izolacji RF 5G, ścieżek termicznych dla układu SoC o mocy 10 W oraz routingu pamięci LPDDR5X z szybkością 8,533 Mb/s, wymaga procesów produkcyjnych i montażowych, których większość fabryk PCB po prostu nie jest w stanie obsłużyć.

Technologia HDI: Dlaczego smartfony jej potrzebują

Technologia High Density Interconnect (HDI) PCB nie jest opcjonalna w projektowaniu nowoczesnych smartfonów – to jedyne podejście do produkcji, które obsługuje obecne gęstości upakowania układów SoC. Procesor flagowej aplikacji w obudowie BGA o rastrze 0.4 mm nie może być poprowadzony za pomocą konwencjonalnej technologii przewlekanej (thread via); na warstwach wewnętrznych nie ma wystarczająco dużo miejsca na rozprowadzenie ścieżek sygnałowych.

HDI rozwiązuje ten problem, zastępując duże przelotki mechaniczne mikro-przelotkami wierconymi laserowo (o średnicy 0.1 mm), które łączą tylko te warstwy, do których są potrzebne, pozostawiając wolną przestrzeń na routing w warstwie wewnętrznej. Ułożone warstwowo struktury mikro-przelotek – w których wiele ślepych przelotek jest tworzonych pionowo w kolejnych cyklach laminowania – umożliwiają uzyskanie gęstości routingu, jakiej wymagają nowoczesne mobilne układy SoC.

Konfiguracja jest określana przez rozstaw warstw SoC i liczbę interfejsów: 1+N+1 (6–8 warstw) dla smartfonów średniej klasy; 2+N+2 (8–10 warstw) dla integracji SoC z flagowymi modelami; ELIC 3+N+3 (10–12 warstw) dla flagowych modeli 5G mmWave. Specyfikacje produkcyjne i metody kwalifikacji przekrojów można znaleźć na stronie Highleap Electronics poświęconej produkcji płytek HDI PCB.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze producenta płytek PCB do urządzeń mobilnych

Nie każda fabryka PCB, która deklaruje możliwość produkcji płytek HDI, jest w stanie produkować płytki klasy mobilnej z wydajnością umożliwiającą produkcję masową. Przy kwalifikacji dostawcy płytek PCB mobilnych, cztery czynniki odróżniają producentów o odpowiednich możliwościach od tych, którzy będą generować ponowne zamówienia:

• Wiercenie laserowe o minimalnej średnicy 0.1 mm — średnica mikroprzelotek bezpośrednio ogranicza gęstość trasowania BGA; fabryki, których średnica wiercenia wynosi 0.15 mm, nie są w stanie obsłużyć obecnych flagowych pakietów SoC
• Kontrola impedancji z weryfikacją TDR — impedancja symulacyjna jest niewystarczająca dla interfejsów pamięci 5G RF i LPDDR5X; dane zmierzone z kuponu muszą być dołączone do każdej partii produkcyjnej
• 100% AXI na pakietach BGA — automatyczna kontrola rentgenowska każdego połączenia to jedyny sposób na wykrycie zawartości pustych miejsc przed testem funkcjonalnym płyt; pobieranie próbek nie jest wystarczające w przypadku produkcji mobilnej
• Produkcja i montaż pod jednym dachem — łańcuchy dostaw z podzielonymi dostawcami wprowadzają niedopasowanie profili przepływu i luki w rozliczeniach, gdy pojawiają się problemy z wydajnością

Highleap Electronics: Mobilna produkcja i montaż płytek PCB

Highleap Electronics produkuje mobilne płytki PCB dla producentów smartfonów OEM i ODM, wykorzystując platformy Qualcomm Snapdragon, MediaTek Dimensity i Samsung Exynos.

W przypadku projektów 5G sub-6 GHz i mmWave, stosujemy specjalistyczny laminat niskostratny (LCP) na warstwach RF – te same specyfikacje materiałów niskostratnych, które są stosowane na naszej linii produkcyjnej PCB o wysokiej częstotliwości . Produkujemy również sztywne, giętkie płytki do modułów kamer i składanych połączeń zawiasowych, a także płytki PCB do ładowania bezprzewodowego do montażu Qi – pokrywając pełen zakres PCB nowoczesnego smartfona w ramach jednego kontraktu dostawczego.

Mobilny prototyp PCB do produkcji masowej: jak działa ten proces

Większość projektów mobilnych płytek PCB rozpoczyna się od analizy pliku Gerber. Zestaw plików Gerber, wstępna specyfikacja stack-up oraz oczekiwane nakłady wystarczą, aby uzyskać raport DFM i wstępną wycenę w ciągu 24–48 godzin. Wykonanie próbek inżynieryjnych trwa zazwyczaj 7–14 dni dla płytki bez powłoki, z dodatkowymi 3–5 dniami na zmontowany prototyp. Następnie przeprowadzana jest kwalifikacja projektu – przekrój rentgenowski, walidacja impedancji, próbkowanie cyklu termicznego – zanim parametry procesu zostaną ustalone dla produkcji seryjnej. Pełny przegląd procesu przemieszczania się płytek w naszej fabryce można znaleźć na stronie poświęconej procesowi produkcji płytek PCB.

Oferujemy zarówno montaż „pod klucz” (pozyskujemy komponenty), jak i montaż z materiałów powierzonych. Klientom, którzy zmieniają dostawcę, oferujemy bezpłatną analizę DFM istniejących projektów – często pozwala ona zidentyfikować przyczynę problemów z wydajnością, które wcześniej przypisywano projektowi.

Często zadawane pytania dotyczące mobilnej produkcji płytek PCB

Ile warstw ma zazwyczaj płytka PCB w smartfonie?

Większość nowoczesnych flagowych smartfonów wykorzystuje płytki PCB o 10–12 warstwach. Urządzenia średniej klasy zazwyczaj wykorzystują 6–8 warstw. Liczba warstw zależy od platformy SoC: układy Qualcomm Snapdragon serii 8 i MediaTek Dimensity serii 9000 zazwyczaj wymagają ponad 10 warstw, aby obsłużyć wszystkie szybkie interfejsy bez utraty integralności sygnału.

Jaka jest minimalna wielkość zamówienia na produkcję płytek PCB dla urządzeń mobilnych?

Highleap Electronics nie ma minimalnej ilości zamówienia dla prototypów. Standardowo, na początek, zamawiane są próbki inżynieryjne w ilości 5–20 płytek. Ceny produkcji seryjnej obowiązują od około 500 sztuk, a pełna optymalizacja produkcji masowej jest dostępna od 5,000 sztuk i więcej.

Jakie pliki muszę przesłać, aby otrzymać wycenę płytki PCB dla urządzeń mobilnych?

Pliki Gerber (format RS-274X) i specyfikacja stack-up wystarczą, aby rozpocząć. Do wyceny montażu wymagane jest zestawienie materiałów (BOM). Możemy pracować z plikami ODB++, a nasz zespół inżynierów poprosi o wszelkie brakujące informacje podczas przeglądu DFM – nie potrzebujesz kompletnego pakietu, aby rozpocząć rozmowę.

Czy potrafisz produkować mobilne płytki PCB obsługujące technologię 5G mmWave?

Tak. Projekty 5G mmWave wymagają niskostratnych materiałów dielektrycznych (specjalnego laminatu niskostratnego, czyli LCP) na warstwach RF, z kontrolowanymi ścieżkami impedancji weryfikowanymi pomiarami TDR. Produkujemy hybrydowe układy łączące te materiały ze standardowym FR4 na warstwach wewnętrznych i weryfikujemy impedancję sekcji RF na podstawie danych z próbek dostarczanych z każdą partią produkcyjną.

Jakie certyfikaty posiada Highleap Electronics w zakresie mobilnej produkcji płytek PCB?

Firma Highleap Electronics posiada certyfikat ISO 9001:2015 i produkuje zgodnie z normą IPC-A-610 klasy 2. Kryteria kontroli IPC klasy 3 są dostępne na życzenie dla projektów o podwyższonych wymaganiach niezawodności. Wszystkie partie produkcyjne dostarczane są z pełną dokumentacją identyfikowalności, obejmującą zapisy partii materiałów, raporty z kontroli oraz dane z testów impedancji.