Fabricație de PCB-uri pasive încorporate pentru designuri integrate

Highleap Electronics oferă recenzii de proiecte de fabricație a PCB-urilor pasive încorporate pentru designuri de PCB-uri care integrează funcții pasive specificate în construcția plăcii, în loc să plaseze fiecare componentă la suprafață. În funcție de tehnologia necesară, aceasta poate implica elemente rezistive încorporate, capacitate încorporată sau o altă structură pasivă definită. Dacă furnizorul dvs. actual nu poate susține construcția propusă, trimiteți-ne structura, obiectivele electrice și cerințele de materiale pentru o analiză a fezabilității și a ofertei.

Pentru fabricarea PCB-urilor pasive încorporate , tehnologia trebuie identificată cu precizie. Proiectele PCB cu rezistențe încorporate și proiectele PCB cu condensatoare încorporate nu utilizează materiale, geometrii sau metode de verificare identice. Highleap analizează tipul de pasiv solicitat, valoarea și toleranța, poziția stratului, detaliile conexiunii, cerințele de laminare, accesul la testare și volumul programului înainte de a confirma domeniul de aplicare al proiectului.

Ce este fabricarea PCB-urilor pasive încorporate?

Există mai multe tehnologii distincte care sunt numite „componente pasive încorporate” și nu sunt variații ale aceluiași lucru. Clasificarea care contează este de unde provine funcția componentei.

Primul rând este de departe cel mai comun în producția de volum, deoarece nu necesită aprovizionare cu componente neobișnuite și nici echipamente speciale de plasare. Al doilea este ceea ce își imaginează majoritatea oamenilor când aud termenul și este cel mai dificil de construit, deoarece necesită ca componenta să reziste unui ciclu de presare și să fie conectată la cupru pe ambele părți.

Proces de fabricație a PCB-urilor pasive încorporate pentru rezistențe și condensatoare

Pentru construcția componentelor discrete încorporate, secvența procesului este cea care determină dacă designul este fezabil. Componenta nu este adăugată la o placă finită; este inclusă în stivă în timp ce aceasta este fabricată.

Trei observații rezultă din tabelul respectiv și explică majoritatea citatelor pe care le veți primi.

• Structura pasivă trebuie să fie calificată pentru întregul ciclu de proces. Nu presupuneți că o rezistență sau un condensator standard pentru montare la suprafață poate rezista la temperatura de laminare, presiune și curgere a rășinii. Compatibilitatea depinde de tehnologia de încorporare, construcția componentelor, designul terminalelor, stabilitatea electrică și profilul real al presei.
• Componenta trebuie plasată și ținută cu precizie. De aceea, proiectarea trebuie să definească o orientare și, în multe cazuri, un marker de polaritate sau pinul 1.
• Construcția necesită de obicei mai multe cicluri de laminare decât o placă normală. Aici se află cea mai mare parte a costurilor și cea mai mare parte a timpului de execuție și acesta este motivul pentru care componentele pasive încorporate sunt de obicei specificate pe plăci care sunt deja construite ca o structură de acumulare.

Partea de laminare a procesului este descrisă în procesul nostru de laminare PCB , iar modalitățile prin care o stivă poate fi construită în etape sunt acoperite în laminarea noastră hibridă PCB . Detaliile de construcție a laminatului, inclusiv modul în care se comportă prepreg-ul și miezul într-o presă, se află în construcția noastră de laminat PCB.

Beneficii și limitări ale PCB-urilor pasive încorporate

Componentele pasive încorporate merită complexitatea într-un set restrâns de situații și merită să fim sinceri cu privire la faptul că majoritatea designurilor nu au nevoie de ele.

Este util atunci când: numărul de componente pasive este mare și suprafața plăcii este constrânsă, astfel încât mutarea a o sută de condensatoare de decuplare de la suprafață în placă eliberează o zonă reală de rutare; designul este de înaltă frecvență, iar inductanța parazită a unui condensator de suprafață cu o conexiune limitează performanța; designul este un ansamblu subțire sau flexibil unde înălțimea componentei contează; sau designul necesită valori ale capacității care sunt disponibile doar ca structuri încorporate, cum ar fi o capacitate de perechi plane utilizată ca o rețea distribuită de decuplare.

Nu este rentabil atunci când: designul are câteva componente pasive și mult spațiu pe placă; programul are un volum redus, iar costul uneltelor și al configurării nu poate fi amortizat; componentele pasive trebuie să fie înlocuibile individual sau ajustate în funcție de valoare; sau valorile și toleranțele necesare sunt disponibile pe scară largă în piesele standard cu montare la suprafață, la un cost mai mic.

O sursă frecventă de confuzie este faptul că construcția cu capacitate îngropată și construcția cu componente discrete încorporate sunt vândute sub aceeași rubrică, dar au aspecte economice complet diferite. Capacitatea îngropată este o decizie privind materialul : schimbi laminatul și suprapunerea, iar fiecare pereche de plane din placă devine un condensator. Componentele discrete încorporate sunt o decizie de proces : adaugi o etapă de plasare și laminare pentru a pune anumite componente în interiorul plăcii. Dacă un furnizor oferă o ofertă pentru una, în timp ce tu te-ai referit la cealaltă, diferența de preț va fi mare, iar conversația va merge prost. Această distincție merită explicată în cererea de ofertă, iar întrebarea mai amplă despre ce înseamnă să construiești electronice în interiorul unei plăci este discutată în structurile noastre PCB încorporate.

PCB pasiv încorporat vs. rezistențe și condensatoare SMT

Ultimul rând este cel care decide majoritatea programelor. Componentele pasive încorporate sunt o modalitate de a converti costul de asamblare în cost de fabricație, iar schimbul merită făcut doar atunci când volumul este suficient de mare pentru a amortiza configurația.

Ghiduri de proiectare pentru PCB-uri pasive încorporate și cerințe DFM

Acestea sunt regulile care impun cel mai adesea o reproiectare și merită să fie stabilite înainte de lansarea graficii.

• Selectarea componentelor. Foliile rezistive încorporate, rezistențele cu peliculă subțire, materialele dielectrice cu capacitate încorporată și componentele discrete reprezintă diferite căi de implementare. O componentă discretă trebuie calificată în funcție de profilul de laminare real, presiune, sistem de rășină, metodă de conectare a terminalelor și limitele electrice post-procesare. Evitați presupunerile generale bazate pe tipul de pachet sau valoarea capacității; verificați numărul specific al piesei și construcția înainte de a vă angaja în proiectare.
• Toleranța adâncimii cavității. Adâncitura trebuie să se potrivească suficient de bine cu înălțimea componentei, astfel încât bornele să se conecteze și piesa să nu fie strivită. Prin urmare, toleranța de înălțime pentru un lot de componente devine o intrare de proiectare.
• Toleranță de plasare și orientare. O piesă asimetrică necesită o orientare definită, iar cuprul care se conectează la terminalele sale trebuie tras în poziția reală în limitele toleranței procesului.
• Fără relucrare. Un design care necesită reelaborare nu trebuie să plaseze componenta în interiorul plăcii. Aceasta înseamnă, de asemenea, că strategia de testare a asamblajului trebuie schimbată: un dispozitiv de testare în circuit s-ar putea să nu poată ajunge la un nod încorporat.
• Spațiere față de marginile plăcii și de fire de acces. Regiunea încorporată trebuie să mențină distanțele specificate față de marginile plăcii, găurile placate și cuprul adiacent. Spațierea necesară depinde de construcția pasivă încorporată aleasă și de procesul de laminare sau modelare a acesteia.
• Declarație de valoare și toleranță. Proiectul trebuie să precizeze valoarea țintă și toleranța acceptabilă, iar fabricantul trebuie să precizeze ce poate suporta procesul. Acestea sunt numere diferite și nu ar trebui să se presupună că se potrivesc.

Deoarece un component pasiv încorporat interacționează cu stackup-ul, verificările DFM standard se aplică în continuare și merită executate integral pe acest design. Analiza noastră privind proiectarea PCB pentru fabricabilitate (DFM) acoperă setul normal de reguli, iar întrebarea generală despre cum ar trebui documentat un stackup se află în proiectarea noastră de stackup PCB.

Cum sunt testate rezistențele și condensatoarele încorporate

Un element pasiv încorporat poate să nu fie direct accesibil pentru testare după laminare, așadar accesul la testare și strategia de verificare trebuie planificate înainte de lansarea stivei. Se utilizează patru abordări, de obicei în combinație.

• Calificarea procesului bazată pe cupoane. Un cupon de testare cu aceeași structură încorporată este construit alături de panou, iar cuponul este măsurat. Aceasta stabilește că procesul își păstrează valoarea, fără costul testării fiecărei plăci. Este abordarea standard pentru un program de producție stabil.
• Testați structurile pe panou. Condensatoarele sau rezistențele de tip încorporat sunt plasate într-o zonă desemnată a panoului și măsurate. Aceasta adaugă o mică suprafață și oferă date pentru fiecare panou.
• Test electric al plăcii asamblate. Performanța funcțională a circuitului este măsurată la capătul liniei, care detectează o eroare majoră, dar de obicei nu poate izola un component pasiv care este ușor în afara toleranței.
• Secțiune transversală și microscopie. Pentru construcțiile de dezvoltare, acest lucru confirmă că componenta este încorporată corect, că cuprul a fost conectat la terminale și că nu există goluri în jurul piesei.

Distincția importantă într-un contract este între măsurarea per placă și calificarea procesului. O calificare a procesului înseamnă că valoarea este controlată de proces și eșantionată; măsurarea per placă înseamnă că fiecare unitate este măsurată, ceea ce are un cost real în timpul ciclului. Ambele sunt legitime, dar ar trebui menționate explicit în ofertă, deoarece „componentele pasive încorporate vor fi verificate” nu este o specificație. Opțiunile mai largi pentru măsurarea plăcilor finite sunt acoperite în metodele noastre de testare PCB.

Aprovizionare și calificare componente PCB pasive încorporate

Aceasta este partea componentelor pasive încorporate care transformă cel mai adesea un design promițător într-un program blocat și merită să fie analizată înainte de a face o ofertă.

• Piesa trebuie specificată exact. Nu „un condensator 0402 de 100 nF”, ci un producător și un număr de piesă, deoarece procesul de încorporare trebuie calificat în funcție de dimensiunile piesei respective, de toleranța sa la înălțime și de metalurgia terminală.
• Controlul lotului contează mai mult decât de obicei. Deoarece componentele se află în interiorul plăcii, o schimbare a producătorului sau o schimbare a locului de producție reprezintă o modificare a procesului calificat și trebuie controlată, nu tratată ca o decizie de cumpărare.
• Disponibilitatea trebuie verificată înainte ca designul să fie înghețat. O componentă care este disponibilă doar într-un canal de distribuție la alocare reprezintă un risc pentru întregul program, iar acest risc este invizibil până la plasarea comenzii.
• Calificarea se face per construcție, nu per piesă. Odată ce o construcție și o familie de componente sunt calificate, adăugarea unei alte valori din aceeași familie este simplă; adăugarea unui alt tip de componentă reprezintă o nouă calificare. Nostru aprovizionarea componentelor electronice acoperă modul în care sunt gestionate împreună aprovizionarea și producția, iar abordarea mai amplă este descrisă pe pagina noastră privind capacitatea de aprovizionare.

Costul, MOQ-ul și timpul de livrare al PCB-urilor pasive încorporate

Sistemele pasive încorporate sunt cotate în funcție de un cost de configurare și un cost marginal, iar diferența dintre cele două este mare.

Costul de configurare provine din prelucrarea cavității, dispozitivul de plasare, calificarea procesului și specificațiile materialelor. Se plătește o singură dată și acesta este motivul pentru care un program de volum mic este rareori economic. În cazul în care un design are un volum modest și aceeași performanță poate fi obținută cu mai puține componente de suprafață, ruta convențională este de obicei alegerea de fabricație mai practică, iar un furnizor care oferă componente pasive încorporate într-un program de 50 de piese fără a explica acest compromis nu este sincer cu dumneavoastră.

Timpul de livrare este determinat de ruta procesului și nu de material. Adăugarea unui strat încorporat înseamnă, în general, cel puțin un ciclu suplimentar de laminare și o etapă suplimentară de construcție, iar materialul poate fi un laminat non-standard cu propriul timp de livrare pentru achiziții. Ghidul nostru privind timpul de livrare pentru laminare acoperă aspectul materialului, iar efectul alegerii materialului asupra întregii plăci este prezentat în prezentarea generală a materialelor PCB.

Cea mai clară modalitate de a testa dacă un design merită conversia este de a calcula costul ambelor versiuni în raport cu volumul real al programului, inclusiv costul de asamblare economisit. Această comparație este adesea decisivă și merită să cereți unui producător să o facă, în loc să acceptați un preț unic pentru opțiunea încorporată.

Componente pasive încorporate vs. substraturi încorporate

Aceste două sunt adesea confundate deoarece ambele pun ceva în interiorul tablei. Sunt structural diferite, iar distincția este ușor de trecut cu vederea într-un desen.

• Pasiv încorporat: componente pasive discrete sau o capacitate plană pereche, integrată în laminat. Placa rămâne o singură piesă. Funcția se află în dielectric sau într-o piesă din interiorul acestuia.
• Substrat încorporato placă sau un modul separat, plasat într-o nișă și interconectat la gazdă, astfel încât ansamblul conține un circuit activ în interiorul său. Aceasta este construcția descrisă pe pagina noastră despre PCB-uri cu substrat încorporat.

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 substrat încorporat is the construction that does it.

Producător de PCB-uri pasive încorporate pentru analiză de fezabilitate și oferte de preț

Pentru echipele care caută un producător de PCB-uri pasive încorporateHighleap poate analiza structura încorporată preconizată și cerințele asociate de fabricație a PCB-ului. Cererea de ofertă ar trebui să identifice dacă proiectul utilizează un PCB cu rezistență încorporată, O PCB pentru condensator încorporat, 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.

Pentru o ofertă de preț pentru fabricarea PCB-urilor pasive încorporate , furnizați detaliile complete despre configurarea componentelor, gradul materialului, valorile și toleranțele componentelor pasive, tensiunea sau curentul de funcționare, cerințele de temperatură și frecvență, acolo unde este cazul, geometria conexiunii, accesul la testare și cantitatea. Dacă proiectul este în stadiul de prototip, specificați dacă obiectivul este o construcție de fezabilitate, o mostră inginerească, un lot de calificare sau o lansare pentru producție. Planul de testare și limitele de acceptare trebuie convenite înainte de prima construcție.

Serviciul de fabricație PCB oferit de Highleap este relevant pentru construcția generală a plăcii multistrat, în timp ce analiza DFM a PCB-ului poate ajuta la identificarea informațiilor de proiectare lipsă înainte de lansare. Pentru proiectele la cheie care includ și piese montate la suprafață, coordonați lista de materiale și domeniul de asamblare prin intermediul serviciilor de asamblare PCB . Tehnologia încorporată exactă și cerințele de calificare trebuie confirmate în raport cu proiectul depus.

• Pachet de ofertă: Fișiere Gerber/ODB++, stivuire completă, tip și valori pasive, toleranță, materiale, condiții de funcționare, detalii despre conexiune, plan de testare și volum așteptat.

Întrebări frecvente despre fabricarea PCB-urilor pasive încorporate

Poate fi încorporată orice componentă?

Nu. Piesa sau materialul pasiv trebuie să fie compatibil cu ciclul complet de laminare, iar conexiunile sale electrice trebuie să rămână fiabile după presare. Calificarea ar trebui să utilizeze componenta sau materialul specific, stivuirea, profilul de laminare și criteriile de testare, mai degrabă decât să presupună că o întreagă categorie de ambalaje este potrivită.

Cum sunt controlate valorile dacă sunt în interiorul tablei?

Prin proces și prin eșantionare. Un cupon sau o structură de testare construită cu panoul stabilește că procesul menține valoarea și toleranța, iar planul de eșantionare este convenit. Pentru un program în care fiecare unitate trebuie măsurată, acest lucru trebuie specificat, deoarece modifică costul și timpul ciclului.

Afectează componentele pasive încorporate impedanța urmelor din apropiere?

Pot. O capacitate de tip pereche de plane introduce o capacitate de șunt în planele de deasupra acelei regiuni, ceea ce modifică impedanța unei urme care trece deasupra ei. Dacă proiectarea are o rutare cu impedanță controlată în apropierea unui strat de condensator încorporat, acumularea de impedanțe trebuie să țină cont de aceasta.

Poate fi asamblată și testată normal o placă pasivă încorporată?

Asamblarea este normală, deoarece nu există nimic suplimentar la suprafață. Testarea trebuie luată în considerare: componenta încorporată poate să nu fie accesibilă de un dispozitiv de testare, așa că testul funcțional sau o structură de testare este de obicei soluția. Dacă este necesară acoperirea testului în circuit, aceasta este o componentă de proiectare și ar trebui rezolvată din timp.

Ce se întâmplă dacă un furnizor anterior a refuzat construcția?

Cele mai frecvente motive sunt o construcție cu adevărat nesuportată, o componentă care nu este calificată pentru încorporare sau un volum de program sub pragul economic. Toate trei sunt legitime. Întrebarea care merită pusă este care dintre cele trei este, deoarece primul este un răspuns tehnic, al doilea este o modificare de proiectare, iar al treilea este o decizie comercială. Trimiterea Gerber-ului, a stack-up-ului și a numerelor specifice de piesă le va distinge de obicei rapid.