---

Keďže sa elektronické výrobky stávajú čoraz menšími a aj nositeľnejšími tak, aby spĺňali požiadavky náročné požiadavky spotrebiteľov na nízku hmotnosť a mobilitu, logicky potrebujú tieto zariadenia aj miniatúrne dosky plošných spojov na umiestnenie elektrických komponentov.

Tieto miniaplikácie však musia byť stále také výkonné a spoľahlivé, ako ich používatelia očakávajú. Efektívny návrh miniatúrnych dosiek spojov je teda rozhodujúci pre ich funkčnosť a spoľahlivosť.

V tomto článku sa pozrieme na to, ako navrhovať tieto dosky plošných spojov. Budeme sa zaoberať odporúčanými usmerneniami pre návrh miniatúrnych dosiek plošných spojov a tiež výzvami pri výrobe týchto mikroelektronických zariadení. Začnime!

Aký je účel dosiek s mikroobvodmi

Účelom miniatúrnych dosiek plošných spojov je byť základom miniatúrnych elektronických zariadení s malými rozmermi. Tieto dosky obsahujú obvody, ktoré prepájajú elektronické komponenty v malom a efektívnom prevedení a vytvárajú funkčný systém koncového zariadenia.

Obrázok mikro PCB zblízka

Aké sú výzvy v oblasti mikroelektroniky?

Keďže moderná elektronika má menšie rozmery a používa miniatúrne plošné spoje, musí si zachovať rovnakú alebo dokonca väčšiu funkčnosť. Preto musia byť hustejšie, aby mali požadované funkcie. Z konštrukčného hľadiska to predstavuje výzvu v podobe malej rozstupovej vzdialenosti medzi pripojeniami vstupno-výstupných komponentov. Doska si tiež vyžaduje tenké stopy s jemnými rozstupmi medzi nimi, ktoré nespôsobujú rušenie signálu.

Pri navrhovaní týchto tenkých stôp je dôležité pamätať na to, že by mali byť dostatočné na prenos signálu na druhý koniec bez strát. V tejto mikroelektronike sú potrebné viacvrstvové konštrukcie. Umožňujú navrhnúť stopy s požadovanou hrúbkou, umiestniť ich do rôznych vrstiev a potom ich prepojiť pomocou rôznych typov priechodiek alebo pokovovaných priechodných otvorov.

Ako navrhnúť Micro PCB dosku

Ak chcete vytvoriť jemné stopy pre návrh mikroplošných spojov, pokúste sa vytvoriť tenké stopy s malou šírkou stopy. Tie by pre bežný obvod nemali predstavovať žiadny problém, pokiaľ neprenáša vysoké úrovne prúdu. V takom prípade by mali byť stopy širšie. Pomôže to znížiť odpor vedení, ktorý môže ovplyvniť prenos signálu a spôsobiť zbytočné zahrievanie.

Väčšina konštruktérov začína so stopami širokými 200 mikrónov. Ale mikroplošné spoje vyžadujú hliníkové alebo zlaté vodiče (okrúhle) so šírkou 13 až 25 mikrónov, ktoré spájajú kremíkovú matricu s nosičom čipu.

Tieto stopy nie sú dostatočne pevné na to, aby zvládli fyzické zaťaženie, a môžu sa uvoľniť pomocou spájkovacej masky. Preto sú zvyčajne uzamknuté vo vnútorných vrstvách. Výrobcovia prišli aj s novými metódami, ako prilepiť medený povrch k doske plošných spojov, aby sa zabránilo ich vytrhnutiu.

Keďže mikro PCB sú zvyčajne viacvrstvové, priechodné otvory sú nevyhnutné. Aby ste využili menej povrchovej nehnuteľnosti, mali by ste navrhnúť mikrovýstupy, ktoré sú drobnejšie ako stopy. Mali by mať aj menší prstenec. Celkovo mikro PCB s použitím 3-mil priechodiek, 30-mikrónových liniek a 30-mikrónových medzier vytvára rozloženie s rozstupom 0,2 mm. To je päťkrát menej ako pri bežnom návrhu DPS.

Usmernenia pre návrh mikro PCB

Microvias

Tieto štruktúry pokovených otvorov sú rozhodujúce pri prepájaní tenkých medených vrstiev vo viacvrstvovej štruktúre mikroplošných spojov. Ak použijete mechanické vŕtanie, môžete vytvoriť otvory s priemerom 5,9 mils a hrúbkou 60 mils. Laserové vŕtanie je však presnejšie, pretože dokáže vytvoriť otvory s priemerom 2 - 3 mils a hrúbkou 2 - 4 mils.

Veľkosť povrchovej podložky by mala zodpovedať veľkosti otvoru, ktorá sa líši v závislosti od procesu vŕtania. Laserom vŕtané mikrodiery môžu mať podložku s veľkosťou 5 milimetrov pre mikrodiery s veľkosťou 3 milimetre. Ale 6-milový vŕtaný otvor by mal mať podstatne väčšiu 12-mil. podložku.

Veľkosti otvorov

Pri vytváraní rozloženia je dôležité si uvedomiť, že by ste mali zmenšiť všetky prvky tradičnej DPS. To zahŕňa aj otvory. Zmenšovanie rozmerov ide ďalej do výrobného procesu, preto by ste sa mali vždy informovať, či váš výrobca dokáže vytvoriť laserové otvory (mikrodiery). Tie sú najvhodnejšie pre dosky s malým tvarovým faktorom, aby boli funkčné a optimálne.

Hrúbka medi

Prenosové vedenia s hrúbkou 3 mils zvyčajne vyžadujú približne jednu uncu medi. Mikroobvody v mikroplošných spojoch však potrebujú stopy široké približne 30 mikrónov (1,18 mils). Pri ich výrobe sa používa vzorové pokovovanie, čo znamená, že stopy nemusia vystupovať z obvodu do pokovovacej zbernice. Na druhej strane pokovovanie vodičov môže byť buď bezelektrické, alebo elektrické.

Spoľahlivosť

Výrobcovia môžu vyrábať mikroplošné spoje s vysokou hustotou súčiastok s použitím laminátov používaných na bežných doskách plošných spojov. Väčšina používa pevné lamináty FR4, ktoré by mali byť tenké a umožňovať vŕtanie mikrootvorov alebo priechodiek.

Elektrické testovanie

Metódy testovania tuhými a lietajúcimi sondami majú na spodnej hranici rozstup 2-3 mil. Táto rozteč je väčšia ako rozteč konektorov na mikroplošných spojoch. V tomto prípade by ste mali predĺžiť vedenia z obvodu na podložku s hrúbkou 3-4 mil, aby ste umožnili elektrické testovanie po výrobe.

Spájkovacia maska

Hoci vylepšenia v oblasti zobrazovania umožnili výrobcom vyrábať tenké 30-mikrónové stopyy, táto technológia ešte dostatočne nepokročila na strane aplikácie spájkovacej masky. Spodná hranica rozlíšenia zobrazovania pre spájkovacie masky sa zasekla na 75-mikrónovej presnosti polohy.

Identifikačné značenie

Bežné identifikačné značky a obrázky na sieťotlači sú tiež príliš veľké pre mikroplošné spoje. Na vytvorenie malých značiek pre obvody s malým tvarovým faktorom však môžete použiť veľmi jemnú atramentovú tlačiareň.

Bezpečnostné značenie

Tieto označenia sú zvyčajne malé čiarové kódy na maske spájky, ktoré môžu byť pre ľudské oko neviditeľné. Pomáhajú identifikovať plošný spoj na účely, ako je napríklad sledovateľnosť.

Konečná povrchová úprava

Podobne ako bežné dosky plošných spojov, aj dosky s mikroobvodmi si vyžadujú povrchovú úpravu na ochranu odkrytých medených povrchov. Väčšina z nich sa však spolieha na tri povrchové úpravy, ktorými sú ponorný cín, ponorné striebro a lepené mäkké zlato.

Tipy na vytvorenie mikro PCB

Ak chcete vytvoriť čo najmenšiu dosku plošných spojov, musíte pri jej výrobe zohľadniť čo najnižšiu hranicu každého prvku. Patrí sem šírka sieťotlače, veľkosť textu pre značky, voľný priestor pre spájkovaciu masku, šírka stopy a minimálny voľný priestor pre spájkovaciu masku, priechody, spájkovaciu pastu, otvory a povrchové úpravy.

V tejto rovnici sú rovnako dôležité priechodky na prepojenie viacvrstvovej štruktúry a odporúčame používať slepé a zakopané priechodky. Tieto štruktúry výrazne maximalizujú priestor na smerovanie, čo umožní vytvoriť čo najmenšiu dosku. Zakopané priechodky sú obzvlášť dôležité, pretože nedosahujú na povrch, čo znamená, že budete mať k dispozícii dodatočný nehnuteľný priestor.

Taktiež ponechajte určitý priestor medzi komponentmi, aby ste umožnili trasovanie stôp. Vyhnite sa aj komponentom s viacerými kolíkmi, pretože si vyžadujú viac priestoru. Správne rozmiestnenie zjednodušuje aj spájkovanie.

Aplikácie dosiek s mikroobvodmi

Miniaturizácia dosiek plošných spojov sa stala normou v rôznych priemyselných odvetviach, pretože výrobcovia prijímajú čipy integrovaných obvodov. Nájdete ich vo výkonovej elektronike, rádiových a vysokorýchlostných digitálnych obvodoch, LED diódach, polovodičoch, prístrojoch, priemyselných a zmluvných výrobných službách atď.

Malý mikrokontrolér na PCB s  LED diódou

Dodávateľ vysokého objemu, mikro PCB, ultra malých rozmerov a špeciálnych PCB: Naše možnosti

Pri výbere výrobcu dosiek plošných spojov si musíte vždy vybrať partnera, ktorý dokáže riešiť výzvy spojené s výrobou miniatúrnych dosiek plošných spojov a pomôže vám splniť smernice pre návrh dosky. V spoločnosti OurPCB sme toho schopní a poskytujeme výrobu z jedného zdroja, pri ktorej zabezpečíme všetky materiály a potom vyrobíme vašu mikro PCB dosku s rýchlym časom realizácie.

Dokážeme vyrobiť dosky, ktoré majú až 50 vrstiev so zakopanými a slepými priechodkami s hrúbkou 0,1 mil. Materiál substrátu si môžete vybrať zo širokej ponuky a kompletnú DPS vám dodáme do 5 až 6 dní (možno urýchliť na 24 až 48 hodín). Vykonávame aj montáž DPS vo vlastnej réžii a vykonávame rôzne testy spoľahlivosti, ako napríklad testovanie lietajúcou sondou, spájkovateľnosti, impedancie a odolnosti voči dieram.

Zhrnutie

Navrhovanie a výroba mikrodosiek plošných spojov je náročná, ale môžete nám zveriť výrobu a montáž po tom, ako zvládnete návrhovú časť. Pred začatím výroby DPS vykonáme úplnú kontrolu návrhu a pravidiel, aby sme sa uistili, že rozloženie nemá žiadne problémy. Ak zistíme problémy, podelíme sa o ne s vami a pomôžeme vám ich čo najskôr vyriešiť. Naším cieľom je aktualizovať váš návrh obvodu v čo najkratšom čase.

Kontaktujte spoločnosť OurPCB ešte dnes s vašimi návrhovými súbormi a my vám poskytneme bezplatnú cenovú ponuku na potrebnú dávku.

---

---

---