Embedded PCB:het perfecte bord voor embedded systemen

Er is een gestage toename van de verkoop van embedded systemen vanwege de grote vraag naar kleinere, draagbare circuits. Bovendien helpen embedded systemen om complexere toepassingen te creëren die standaard PCB's niet aankunnen. Dus, wat kan de kracht van een embedded systeem aan? Gemakkelijk! Een ingebedde printplaat. Deze borden gebruiken ingebouwde componenten die de kans op verlies van signaalintegriteit verkleinen.

Maar dat is niet alles. Er zijn nog veel meer dingen te leren over embedded systemen en hoe ze werken.

Lees verder voor meer informatie over de embedded PCB en enkele uitdagingen die van invloed zijn op embedded systemen.

Wat zijn embedded componenten

Embedded PCB met componenten

Voordat we ingaan op wat embedded componenten zijn, laten we het concept van embedded systemen eens opfrissen. Het belangrijkste idee achter embedded systemen is het verkleinen van printplaten met behoud van hoge integriteit en prestaties.

Bovendien zijn embedded PCB's printplaten met componenten begraven in hun lagen. Deze embedded componenten helpen ook om de prestaties van embedded systemen te verbeteren.

Er zijn veel manieren waarop u embedded componenten kunt gebruiken. En de manier waarop u ze gebruikt, beïnvloedt hun productieproces. Aanvankelijk waren de fabricage van PCB's en de plaatsing van componenten twee concepten waarvoor fabrikanten afzonderlijk moesten handelen.

Nu zijn de processen niet zo verschillend. Zo kunt u boards met ingebedde componenten ontwerpen en vervaardigen. Bovendien zijn er twee manieren om ingesloten componenten toe te voegen.

• Ten eerste kun je open holtes maken om ingesloten componenten te plaatsen. Hierdoor blijven de componenten zichtbaar op uw eindproduct.

• Ten tweede, sluit de componenten in een interne laag in. Bijgevolg blijven de circuits verborgen.

Laten we de typen ingesloten componenten eens nader bekijken.

Opmerking:Ingebouwde componenten hebben meestal twee categorieën:actieve apparaten en passieve apparaten.

Ingebouwde weerstanden

Ingebouwde weerstanden zijn passieve apparaten die de elektronische prestaties kunnen verbeteren. Ook verplaatst het onderdeel individuele apparaten van het oppervlak van uw PCB. Het biedt dus meer oppervlakte voor andere componenten.

Ingebouwde weerstanden moeten echter specifieke toleranties en vermogens hebben. Anders zal het branden of mislukken. Bovendien hebben deze apparaten geen soldeerverbindingen of SMT-via's nodig, wat de betrouwbaarheid van PCB's en signaalroutering verhoogt.

Ingebouwde spoel

Een ingebedde inductor is een onderdeel dat energie opslaat en levert terwijl het de stroom van een circuit in evenwicht houdt. Een standaardinductor is vrij complex om te maken, dus je moet ze insluiten om PCB-oppervlakteruimte te besparen.

Ingebouwde condensator

Ingebouwde condensatoren zijn een beetje anders omdat ze met koper beklede laminaten gebruiken. Deze laminaten elimineren echter de noodzaak om ontkoppelcondensatoren op een PCB toe te voegen.

Ingebouwde condensatoren zijn dunne diëlektrische materialen die tussen twee koperlagen zijn geplaatst. Ze fungeren ook als ontkoppelcondensatoren vanwege hun hoge capacitieve dichtheid.

Een PCB-assemblage ontwerpen voor een ingebed systeem

PCB-assemblage

Het kan lastig zijn om PCB's voor embedded systemen te ontwerpen. Maar hier zijn enkele tips om u te helpen een geweldig embedded PCB-ontwerp te bouwen.

Definieer uw vereisten

Een van de grote vragen is:wat wil je bereiken met je printplaat? Hiermee ken je de nodige vereisten.

Het is ook van cruciaal belang om te overwegen hoe uw PCB zal interageren met andere delen van het embedded systeem en de grootte ervan. Deze twee factoren zullen van invloed zijn op hoe complex uw PCB zal zijn tijdens de montage.

Maak je schema

PCB-schema

Nadat u uw vereisten hebt vastgesteld, moet u deze vertalen naar specificaties voor uw schema. Het bouwen van een schema omvat het kiezen van een geschikte microcontroller en andere componenten voor het bord.

Vervolgens kunt u een diagram maken dat laat zien waar de fabrikanten ze moeten plaatsen.

Microcontrollers zijn cruciaal voor embedded systemen. Daarom moet u een aantal factoren overwegen voordat u een keuze maakt. Deze factoren omvatten de randapparatuur en verwerkingssnelheid.

De juiste automatiseringssoftware kiezen

Ontwerpautomatiseringssoftware

U hebt de juiste ontwerpautomatiseringssoftware nodig om de informatie van uw schema te plaatsen. Vervolgens zal de software alles combineren tot een CAD-bestand om het montageproces van uw PCB te instrueren.

Een fabricagemethode selecteren

De vereisten die u eerder hebt gesteld, bepalen de fabricagemethode die uw PCB nodig heeft. Enkele andere factoren die de fabricagemethode kunnen beïnvloeden, zijn tijdschema en budget.

Bepaal het testtype

Ten slotte moet u een test voor uw PCB selecteren. Het is cruciaal voor het assemblageproces, omdat het ervoor zorgt dat uw ontwerpen standaard zijn.

Bovendien moeten fabrikanten de functionaliteit van uw ontwerp testen voordat ze worden goedgekeurd.

Opmerking:u kunt verschillende tests kiezen om ervoor te zorgen dat uw ontwerpen aan de standaardvereisten voldoen.

Het assemblageproces voor in componenten ingebedde printplaten

Gemonteerde print

Het gebruik van inbeddingstechnologie voor uw componenten omvat montage. En er zijn twee soorten die u kunt gebruiken:montagetypes met doorlopende gaten en soldeerkussens. Laten we eens nader kijken:

Montage door gat

Bij een montagemethode met doorlopende gaten zijn twee processen betrokken:montage op blote en spaanplaat. Voor kale montage gebruikt u geleidende lijm of geplateerde doorlopende gaten. Ook biedt het chipmontageproces vergelijkbare opties.

Montage van soldeerkussen

Net als doorlopende montage, omvat soldeerpad kale en chipmontageprocessen. Maar dat is waar de gelijkenis eindigt. De blote methode bij het monteren van soldeerkussens omvat het gebruik van flip-flop- of draadmontageprocessen.

En u moet het proces kiezen dat u wilt gebruiken voordat u componenten in uw PCB integreert. Maar de chipmontagemethode omvat het gebruik van een geleidende hars- of golfsoldeeroptie.

Montageprocedure voor ingebedde componenten in PCB

Het kiezen van een matrijsverbindingsproces is cruciaal bij het inbedden van kale matrijscomponenten. U kunt ook andere methoden toepassen, zoals ultrasone golfbegrenzing en ESC (Epoxy Encapsulated Solder Connection) als uw componenten malpakketten, PD's of WLCSP zijn.

Als u echter AD-montage gebruikt, kunt u het beste soldeer met geleidende hars of golfsoldeer gebruiken. De montageprocedure voor embedded componenten met pads omvat:

1. Eerst moet u de verschillende ontwerp- en technologieprocedures kennen voordat u deze insluit. Als gevolg hiervan krijgt u actieve haalbaarheid van het apparaat en SMD-inbedding. Terwijl je bezig bent, moet je aandacht besteden aan je traceerontwerp.

2. Begin met het fabriceren van het dubbellaagse substraat voordat u de soldeerpasta-coating toevoegt als u met een dubbellaagse PCB werkt.

3. Ga naar de golfsoldeer- en IC-assemblage voor mid-stack-ups en isolatievulling. Voer ten slotte een hete pers uit op de stapel van de bovenste laag.

Het assembleren van componenten in een holte is waar het lastig wordt. En het is omdat u mogelijk problemen ondervindt die een hoge soldeerlediging kunnen veroorzaken. U kunt echter de volgende workflow gebruiken om dergelijke problemen te voorkomen, vooral tijdens soldeerafdrukken of vacuümgolfsoldeertechnieken:

Werkstroomproces

Factoren die het Embedded PCB-ontwerp beïnvloeden

Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden voordat u een inbeddingssysteem gaat bouwen. Ze omvatten:

PCB-formaat

Klein en groot PCB-formaat

PCB is een dominante factor die de structuur van uw ontwerpen beïnvloedt. De maat die u kiest, moet overeenkomen met de componenten die u wilt gebruiken. Ook zou het selecteren van de juiste maat correcte plaatsingen mogelijk maken en oververhitting voorkomen.

Thermisch beheer

Als u met toepassingen met een hoge stroomsterkte werkt, zullen er oververhittingsproblemen zijn. Maar je kunt de thermische dissipatie van je bord vergroten door de spoordikte te vergroten of koperen vlakken te maken.

Componentplaatsing

Bord met goed geplaatste componenten

Elk PCB-ontwerp vereist enkele regels voor het plaatsen van componenten. Dus voor embedded PCB's is het het beste om te voorkomen dat zwaardere componenten dicht bij de rand worden geplaatst. In plaats daarvan moeten dergelijke componenten zich aan de PCB-zijden bevinden.

U moet ook geen stroomapparaten in één gebied clusteren. Verdeel ze in plaats daarvan gelijkmatig over je bord voor een betere thermische dissipatie.

Voordelen van een embedded PCB

Hier zijn enkele voordelen die u kunt genieten van een embedded PCB:

Verbeterde warmteafvoer

Ingebouwde systemen hebben uitstekende warmteafvoermogelijkheden en kunnen oververhittingsproblemen voorkomen.

Het is goedkoop

Embedded PCB's zijn kosteneffectief. En dat komt omdat het apparaat een compact ontwerp met één chip heeft.

Strikte ontwerpparameters

Embedded PCB's hebben vooraf gedefinieerde parameters. U kunt echter enkele aanpassingen en aanpassingen maken om bij uw ontwerp te passen. Maar je kunt dit alleen doen in de vorm van extensies en toevoegingen.

Uitdagingen bij het ontwerpen van ingebedde systemen

Je moet goed letten op elke ontwerpfase van een embedded systeem. Anders kom je voor een aantal uitdagingen te staan. Hoewel u uw ontwerpen snel kunt repareren voordat u ze gaat produceren, kunnen eventuele defecten achteraf resulteren in dure herbewerkingen.

Hier zijn enkele uitdagingen waarmee u te maken kunt krijgen bij een embedded systeem:

• Geen oppervlakte voor andere componenten
• Uitdagingen voor het testen van hardware
• Uitdagingen op het gebied van verpakking en integratie
• EMI-emissie
• Oververhitting
• Hoog stroomverbruik
• Onvermogen om de geldigheid te behouden

Afronding

Ingebouwde printplaat

Embedded PCB's zijn zo veelzijdig dat u ze in verschillende toepassingen kunt gebruiken. U kunt ze bijvoorbeeld gebruiken in het leger, consumentenelektronica en zelfs ruimtevaarttoepassingen.

Deze boards bieden ongetwijfeld ongelooflijke functies die ze in staat stellen om hoge prestaties en dichtheid te bieden, ondanks hun miniatuurformaat.

Bovendien bevat het ingebouwde componenten die wat oppervlakte besparen voor complexere ontwerpen en systemen.

Hoewel er enkele uitdagingen zijn, kunt u deze gemakkelijk vermijden door uw PCB zorgvuldig te ontwerpen en ervoor te zorgen dat alles correct is voordat u deze verzendt voor productie.

Neem zeker contact met ons op als u een embedded PCB wilt maken. We bieden u graag de beste PCB-service.