Виробництво вбудованих пасивних друкованих плат для інтегрованих конструкцій

Компанія Highleap Electronics надає огляди проектів виробництва вбудованих пасивних друкованих плат для конструкцій друкованих плат, які інтегрують певні пасивні функції в конструкцію плати, а не розміщують кожен компонент на поверхні. Залежно від необхідної технології, це може включати вбудовані резистивні елементи, вбудовану ємність або іншу визначену пасивну структуру. Якщо ваш поточний постачальник не може підтримати запропоновану конструкцію, надішліть нам схему, електричні цілі та вимоги до матеріалів для огляду доцільності та комерційної пропозиції.

Для виготовлення вбудованих пасивних друкованих плат необхідно точно визначити технологію. Конструкції друкованих плат із вбудованими резисторами та друкованих плат із вбудованими конденсаторами не використовують ідентичні матеріали, геометрію чи методи перевірки. Highleap перевіряє запитуваний тип пасивної плати, значення та допуск, положення шарів, деталі з'єднання, вимоги до ламінування, доступ до тестування та обсяг програми, перш ніж підтвердити обсяг проекту.

Що таке виробництво вбудованих пасивних друкованих плат?

Існує кілька різних технологій, які називаються «вбудованими пасивними», і вони не є варіаціями одного й того ж. Важлива класифікація полягає в тому, звідки походить функція компонента.

Перший ряд є найпоширенішим у серійному виробництві, оскільки він не потребує незвичайного постачання компонентів та спеціального обладнання для їх встановлення. Другий ряд – це те, що більшість людей уявляють, коли чують цей термін, і його найскладніше виготовити, оскільки для цього потрібно, щоб компонент витримав цикл пресування та був з'єднаний з міддю з обох боків.

Процес виготовлення вбудованих пасивних друкованих плат для резисторів та конденсаторів

Для конструювання дискретних вбудованих компонентів послідовність процесу визначає, чи є конструкція доцільною. Компонент не додається до готової плати; він включається до стеку під час його створення.

З цієї таблиці випливають три спостереження, які пояснюють більшість цитат, які ви отримаєте.

• Пасивна структура повинна бути кваліфікована для повного циклу процесу. Не варто вважати, що стандартний резистор або конденсатор для поверхневого монтажу може витримувати температуру ламінування, тиск і течію смоли. Придатність залежить від технології вбудовування, конструкції компонента, конструкції клем, електричної стабільності та фактичного профілю пресування.
• Компонент потрібно розмістити та закріпити точно. Ось чому конструкція повинна визначати орієнтацію та, в багатьох випадках, полярність або маркер pin-1.
• Для такої конструкції зазвичай потрібно більше циклів ламінування, ніж для звичайної дошки. Саме на це припадає більша частина вартості та більша частина часу виконання, і саме тому вбудовані пасивні компоненти зазвичай вказуються на платах, які вже збираються як нарощена структура.

Ламінування описано в нашому процесі ламінування друкованих плат , а способи поетапного нарощування стеку розглядаються в нашому гібридному ламінуванні друкованих плат . Деталі конструкції ламінату, включаючи поведінку препрегу та серцевини в пресі, наведені в нашому процесі конструкції ламінату друкованої плати.

Переваги та обмеження вбудованих пасивних друкованих плат

Вбудовані пасивні компоненти варті складності у вузькому наборі ситуацій, і варто бути чесним щодо того факту, що більшість конструкцій їх не потребують.

Це виправдовує себе, коли: кількість пасивних конденсаторів висока, а площа плати обмежена, так що переміщення сотні розв'язувальних конденсаторів з поверхні всередину плати звільняє реальну площу для трасування; конструкція є високочастотною, а паразитна індуктивність поверхневого конденсатора з переходним отвором обмежує продуктивність; конструкція являє собою тонку або гнучку збірку, де важлива висота компонентів; або конструкція потребує значень ємності, доступних лише у вбудованих структурах, таких як ємність площинної пари, що використовується як розподілена розв'язувальна мережа.

Це не виправдовує себе, коли: конструкція має кілька пасивних елементів та багато місця на платі; програма має невеликий обсяг, а витрати на оснащення та налаштування не можуть бути амортизовані; пасивні елементи потрібно замінювати окремо або підлаштовувати під певну вартість; або необхідні значення та допуски широко доступні у стандартних деталях для поверхневого монтажу за нижчою ціною.

Частим джерелом плутанини є те, що конструкція з прихованою ємністю та конструкція з дискретно вбудованими компонентами продаються під одним заголовком, але мають абсолютно різну економічну цінність. Прихована ємність – це рішення, пов'язане з матеріалом : ви змінюєте ламінат та стек, і кожна пара площин на платі стає конденсатором. Дискретно вбудовані компоненти – це рішення, пов'язане з процесом : ви додаєте етап розміщення та ламінування, щоб помістити певні деталі всередину плати. Якщо постачальник вказує ціну на одне, а ви мали на увазі інше, різниця в ціні буде значною, і розмова піде погано. Цю відмінність варто чітко вказати в запиті цінових пропозицій (RFQ), а ширше питання про те, що означає створювати електроніку всередині плати, обговорюється в наших вбудованих структурах друкованих плат.

Вбудована пасивна друкована плата проти резисторів та конденсаторів для поверхневого монтажу

Саме останній рядок вирішує більшість програм. Вбудовані пасивні компоненти – це спосіб перетворення вартості складання на вартість виготовлення, і така угода варта лише тоді, коли обсяг достатньо великий, щоб амортизувати установку.

Керівні принципи проектування вбудованих пасивних друкованих плат та вимоги до DFM

Це правила, які найчастіше змушують до переробки дизайну, і їх варто врегулювати до випуску твору мистецтва.

• Вибір компонентів. Вбудовані резистивні фольги, тонкоплівкові резистори, вбудовані діелектричні матеріали з ємнісною опорою та дискретні компоненти – це різні шляхи впровадження. Дискретний компонент необхідно кваліфікувати відповідно до фактичного профілю ламінування, тиску, системи смол, методу з'єднання клем та електричних обмежень після обробки. Уникайте загальних припущень, заснованих на типі корпусу або значенні ємності; перевірте конкретний номер деталі та конструкцію, перш ніж приймати рішення щодо проектування.
• Допуск глибини порожнини. Виїмка повинна достатньо точно відповідати висоті компонента, щоб клеми з'єдналися, а деталь не була здавлена. Таким чином, допуск висоти по всій партії компонентів стає вхідним параметром для проектування.
• Допуск розміщення та орієнтація. Несиметрична деталь потребує певної орієнтації, а мідний провід, що підключається до її клем, має бути витягнутий у фактичне положення в межах допуску процесу.
• Без переробки. Конструкція, яка потребує переробки, не повинна розміщувати компонент всередині плати. Це також означає, що стратегія тестування складання має змінитися: внутрішньосхемний тестовий пристрій може не мати змоги дістатися до вбудованого вузла.
• Відстань від країв плати та перехідних отворів. Вбудована область повинна дотримуватися заданих зазорів до країв плати, плакованих отворів та сусідньої міді. Необхідний відстань залежить від обраної конструкції вбудованої пасивної конструкції та її процесу ламінування або формування структури.
• Заява про значення та допустимі значення. У проекті має бути зазначено цільове значення та допустимий допуск, а виробник має вказати, що може витримувати процес. Це різні числа, і не слід вважати їх збігаючими.

Оскільки вбудований пасивний елемент взаємодіє зі стеком, стандартні перевірки DFM все ще застосовуються і їх варто повністю виконати для цього проекту. Наш огляд проектування друкованих плат для технологічності (DFM) охоплює звичайний набір правил, а загальне питання про те, як слід документувати стек, знаходиться в нашому проектуванні стеку друкованих плат.

Як тестуються вбудовані резистори та конденсатори

Вбудований пасивний елемент може бути недоступним для безпосереднього зондування після ламінування, тому доступ для тестування та стратегію перевірки необхідно спланувати до випуску стекапу. Використовуються чотири підходи, зазвичай у поєднанні.

• Кваліфікація процесу на основі купонів. Тестовий зразок з такою ж вбудованою структурою створюється разом з панеллю, і цей зразок вимірюється. Це підтверджує, що процес зберігає цінність, без витрат на тестування кожної плати. Це стандартний підхід для стабільної виробничої програми.
• Тестові конструкції на панелі. Конденсатори або резистори вбудованого типу розміщуються у відведеній області панелі та вимірюються. Це додає невелику площу та надає дані для кожної панелі.
• Електричні випробування зібраної плати. Функціональна продуктивність схеми вимірюється на кінці лінії, що виявляє грубу похибку, але зазвичай не може ізолювати пасивний елемент, який трохи виходить за межі допуску.
• Поперечний переріз та мікроскопія. Для розробницьких збірок це підтверджує, що компонент правильно вбудований, що мідний провід підключений до клем і що навколо деталі немає пустот.

Різниця, яка має значення в контракті, полягає між вимірюванням кожної плати та кваліфікацією процесу. Кваліфікація процесу означає, що значення контролюється процесом та вибірково аналізується; вимірювання кожної плати означає, що вимірюється кожна одиниця, що має реальні витрати з точки зору часу циклу. Обидва варіанти є законними, але їх слід чітко називати в ціновій пропозиції, оскільки «вбудовані пасивні компоненти будуть перевірені» не є специфікацією. Ширші можливості вимірювання готових плат розглянуті в наших методах тестування друкованих плат.

Постачання та кваліфікація вбудованих пасивних компонентів друкованої плати

Це та частина вбудованих пасивних компонентів, яка найчастіше перетворює перспективний проект на програму, що застопорилася, і варто її ретельно продумати, перш ніж складати цінову пропозицію.

• Деталь має бути точно вказана. Не «конденсатор 0402 ємністю 100 нФ», а виробник та номер деталі, оскільки процес вбудовування має бути кваліфікований відповідно до розмірів конкретної деталі, її допуску по висоті та металургії її виводів.
• Контроль над лотом важливий більше, ніж зазвичай. Оскільки компоненти знаходяться всередині плати, зміна виробника або зміна місця виробництва є зміною кваліфікованого процесу, і її потрібно контролювати, а не розглядати як рішення про покупку.
• Наявність необхідно перевірити перед заморожуванням дизайну. Компонент, доступний у каналі розподілу лише під час розподілу, становить ризик для всієї програми, і цей ризик є невидимим, доки не буде розміщено замовлення.
• Кваліфікація проводиться для кожної конструкції, а не для кожної деталі. Після кваліфікації конструкції та сімейства компонентів додавання іншого значення з того ж сімейства є простим; додавання компонента іншого типу є новою кваліфікацією. Наша пошук електронних компонентів охоплює, як спільно здійснюється постачання та виробництво, а ширший підхід описано на нашій сторінці про можливості постачання.

Вартість, мінімальне замовлення та час виконання вбудованої пасивної друкованої плати

Вбудовані пасивні компоненти оцінюються з урахуванням вартості налаштування та граничної вартості, і різниця між цими двома показниками є значною.

Вартість налаштування залежить від оснащення порожнини, пристосування для встановлення, кваліфікації процесу та специфікації матеріалу. Вона сплачується одноразово, і саме тому програма з малим обсягом виробництва рідко є економічно вигідною. Якщо конструкція має скромний обсяг, а таку ж продуктивність можна отримати з меншою кількістю поверхневих компонентів, традиційний шлях зазвичай є правильним комерційним рішенням, і постачальник, який пропонує вбудовані пасивні компоненти в програмі з 50 елементів, не пояснюючи, що це компроміс, не є чесним з вами.

Час виконання замовляється з огляду на технологічний процес, а не з огляду на матеріал. Додавання вбудованого шару зазвичай означає щонайменше один додатковий цикл ламінування та додатковий етап складання, а матеріал може бути нестандартним ламінатом з власним часом закупівлі. Наші рекомендації щодо часу виконання ламінату охоплюють матеріальний аспект, а вплив вибору матеріалу на всю плату розглядається в нашому огляді матеріалів для друкованих плат.

Найчистіший спосіб перевірити, чи вартий дизайн перетворення, – це порівняти вартість обох версій з фактичним обсягом програми, включаючи зекономлені кошти на складання. Це порівняння часто є вирішальним, і варто попросити виробника зробити це, а не погоджуватися на єдину ціну за вбудований варіант.

Вбудовані пасивні компоненти проти вбудованих підкладок

Ці два поняття часто змішують, оскільки обидва поміщають щось всередину дошки. Вони структурно різні, і цю різницю легко не помітити на кресленні.

• Вбудований пасивний: дискретні пасивні компоненти або ємність пари площин, інтегровані в ламінат. Плата залишається єдиним цілим. Функція знаходиться в діелектрику або в частині всередині нього.
• Вбудована підкладка: окрема плата або модуль, розміщений у заглибленні та з'єднаний з хостом, таким чином, що збірка містить активну схему всередині неї. Це конструкція, описана на нашій сторінці про вбудовані друковані плати.

Вибір зазвичай очевидний, як тільки його формулюють. Якщо метою є звільнення площі поверхні та зменшення паразитної індуктивності, вбудована пасивна конструкція цього досягає. Якщо метою є інтеграція повного модуля в плату, вбудована підкладка — це конструкція, яка це робить.

Виробник вбудованих пасивних друкованих плат для огляду доцільності та котирування

Для команд, які шукають виробника вбудованих пасивних друкованих плат , Highleap може переглянути заплановану вбудовану структуру та пов'язані з нею вимоги до виготовлення друкованих плат. У запиті цінових пропозицій (RFQ) слід вказати, чи використовується в конструкції друкована плата з вбудованим резистором , друкована плата з вбудованим конденсатором , прихована ємність, друкований резистивний шар чи інший визначений підхід. Ці терміни описують різні конструкції, тому в ціновій пропозиції слід вказувати запропоновану технологію, а не розглядати «вбудовану пасивну» як єдиний стандартний процес.

Для отримання цінової пропозиції на виготовлення вбудованої пасивної друкованої плати , надайте повну схему стека, клас матеріалу, значення та допуски пасивних елементів, робочу напругу або струм, вимоги до температури та частоти, де це можливо, геометрію з'єднань, доступ для випробувань та кількість. Якщо проект знаходиться на стадії прототипу, вкажіть, чи є метою техніко-економічне обґрунтування, інженерний зразок, кваліфікаційна партія чи випуск у виробництво. План випробувань та межі приймання слід узгодити до першого складання.

Послуга Highleap з виготовлення друкованих плат стосується загальної конструкції багатошарової плати, тоді як перевірка DFM на друкованій платі (PCB DFM) може допомогти виявити відсутню інформацію про проект перед випуском. Для проектів "під ключ", які також включають деталі поверхневого монтажу, узгодьте специфікацію матеріалу (BOM) та обсяг складання через служби складання друкованих плат . Точні вимоги до вбудованої технології та кваліфікації повинні бути підтверджені наданим проектом.

• Пакет цінових пропозицій: Файли Gerber/ODB++, повний стек, тип та значення пасивної компоненти, допуск, матеріали, умови експлуатації, деталі підключення, план тестування та очікуваний обсяг.

Найчастіші питання щодо виробництва вбудованих пасивних друкованих плат

Чи можна вбудувати будь-який компонент?

Ні. Деталь або пасивний матеріал повинні бути сумісними з повним циклом ламінування, а їх електричні з'єднання повинні залишатися надійними після пресування. Кваліфікація повинна використовувати конкретний компонент або матеріал, склад, профіль ламінування та критерії випробувань, а не припускати, що вся категорія корпусу підходить.

Як контролюються значення, якщо вони знаходяться всередині дошки?

Процесом та вибіркою. Купон або тестова структура, побудована разом з комісією, встановлює, що процес дотримується значення та допуску, а також узгоджує план вибірки. Для програми, де кожна одиниця має бути виміряна, це необхідно уточнити, оскільки це змінює вартість та час циклу.

Чи впливають вбудовані пасивні компоненти на імпеданс сусідніх доріжок?

Вони можуть. Ємність пари площин вводить шунтуючу ємність у площини над цією областю, що змінює імпеданс доріжки, що проходить над нею. Якщо конструкція має трасування з контрольованим імпедансом поблизу вбудованого шару конденсатора, суміщення імпедансу повинно враховувати це.

Чи можна зібрати та протестувати вбудовану пасивну плату звичайним способом?

Збірка є звичайною, оскільки на поверхні немає нічого зайвого. Тестування потребує обдумування: вбудований компонент може бути недоступним для тестового обладнання, тому функціональне тестування або тестова структура зазвичай є рішенням. Якщо потрібне покриття внутрішньосхемним тестуванням, це є вхідним параметром проектування і має бути врегульовано заздалегідь.

Що робити, якщо попередній постачальник відмовився від будівництва?

Найпоширенішими причинами є фактично непідтримувана конструкція, компонент, який не підходить для вбудовування, або обсяг програми нижчий за економічний поріг. Усі три є законними. Варто поставити питання, яка з цих трьох причин є законною, оскільки перша — це технічне рішення, друга — зміна конструкції, а третя — комерційне. Надсилання Gerber, стекапу та конкретних номерів деталей зазвичай дозволяє швидко їх розрізнити.