Хоёр талт уян хэлхээний самбарыг электроникийн салбарт ашиглахын давуу тал

Инженерийн багууд өнөөдөр тасралтгүй дарамттай тулгарч байна. Жижиг болгох нь электроникийн бүх салбарт ашиглах боломжтой орон зайг багасгахыг шаарддаг. Та дохионы бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулахгүйгээр, бүтцийн жин нэмэхгүйгээр маш нягт байдалд хүрэх ёстой. Эдгээр хязгаарлалтыг тойрон дизайн хийх нь харилцан холболтын шинэлэг шийдлүүдийг шаарддаг.

Уламжлалт хатуу самбар (FR4) болон том утсан бэхэлгээ нь орчин үеийн орон зайн хязгаарлалтыг байнга хангаж чаддаггүй. Тэд хэт их дотоод эзэлхүүнийг хэрэглэдэг. Тэд мөн динамик хэрэглээнд механик эвдрэлийн цэгүүдийг нэвтрүүлдэг. Энэ нь а руу шилжих үйл ажиллагааны хүнд хэцүү хэрэгцээг бий болгодог хоёр талт уян хэлхээний самбар.

Гэхдээ энэ бүрэлдэхүүн хэсгийг шинэчлэх нь инженерийн хүчин чармайлт гаргахад үнэ цэнэтэй юу? Энэхүү гарын авлагад бид бодитой үнэлгээ өгдөг. Бид хос давхаргын уян хатан чанарыг яг хаана байгааг задалж, дизайны бодит хувилбаруудыг онцлон тэмдэглэв. Та худалдан авалтын бэлэн байдлыг хэрхэн үнэлэх, эдгээр олон талт харилцан холболтыг дараагийн бүтээн байгуулалтдаа хэрэгжүүлэх талаар суралцах болно.

Гол арга хэмжээ

• Орон зай ба жингийн гарц: Хоёр талт FPC нь механик холбогч болон утсан бэхэлгээг арилгаж, төхөөрөмжийн нийт жинг бууруулдаг (хатуу хувилбаруудтай харьцуулахад ихэвчлэн 60% хүртэл).

• Зардал-үр ашгийн бодит байдал: Анхны инженерийн нарийн төвөгтэй байдлыг үл харгалзан хоёр талт сийлбэр хийх нь үйлдвэрлэлийн хугацаа, нэгжийн өртөг нь нэг талт хавтангуудтай өрсөлдөх чадвартай гэсэн үг юм.

• Найдвартай байдал ба эрсдэл: Гулзайлтын бүс болон байрлуулахдаа Үйлдвэрлэлийн Дизайн (DFM)-ийн хатуу дүрмийг баримталснаар биет холболтыг арилгах нь чичиргээ ихтэй орчинд эвдрэлийн түвшинг эрс бууруулдаг.

• Худалдан авах ажиллагааны стандарт: Худалдан авагчийг сонгохдоо IPC-ийн нийцэл (IPC-2221, IPC-6012) болон цахилгааны нарийн шалгалтын чадамжаар хангагдсан байх ёстой.

1. Хоёр талт уян хэлхээний самбар болгон шинэчлэх стратегийн драйверууд

Нэг талт уян хатан хэлхээ нь орон зайн үндсэн асуудлыг шийддэг. Тэд амархан нугалж, нягт цоорхойд багтдаг. Гэсэн хэдий ч тэд маш хурдан чиглүүлэлтийн хатуу хязгаарт хүрсэн. Та нарийн төвөгтэй газрын онгоцуудыг нэг давхаргад чиглүүлэх боломжгүй. Тэд мөн өндөр зүү нягттай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг зохицуулах чадваргүй байдаг. Таны дизайн давхцсан ул мөрийг шаарддаг бол нэг дамжуулагч давхарга бүтэлгүйтдэг. Загвар зохион бүтээгчид холбогч эсвэл тэг ом резистор ашиглахаас өөр аргагүй болдог. Эдгээр тойрч гарах арга замууд нь угсралтын хугацааг нэмэгдүүлж, дохионы бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулдаг.

Хоёр давхаргат бүтэц рүү шинэчлэх нь парадигмыг өөрчилдөг. Энэ нь диэлектрик цөмөөр тусгаарлагдсан хоёр ялгаатай зэс давхаргыг хангадаг. Та чиглүүлэлтийн асар их эрх чөлөөг олж авдаг. Энэ нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хоёр талдаа байрлуулах боломжийг олгодог. Та хөндлөнгийн оролцоогүйгээр ул мөрийг гаталж болно.

Бид энэхүү шинэчлэлийг системийн түвшний хөрөнгө оруулалтын өгөөж гэж үзэх ёстой. Үр ашиг нь нүцгэн самбараас хамаагүй илүү юм. Системийн түвшний ROI хүчин зүйлсийг авч үзье:

1. Гараар гагнуурыг арилгах: Та гар утсыг цэгээс цэгт холбох ажиллагааг арилгана. Энэ нь шууд хөдөлмөрийн зардал болон хүний ​​алдааг багасгадаг.

2. Утасны бэхэлгээ солих: Том кабель алга болно. Эцсийн бэхэлгээний үед та нарийн төвөгтэй кабелийн угсралтыг удирдах шаардлагагүй болсон.

3. Хялбаршуулсан угсралт: Холбох хэсгүүд нь эвхэгддэг. Эцсийн угсралт нь урьдчилан таамаглах боломжтой бөгөөд давтагдах боломжтой болно.

2. Үндсэн давуу талууд: Гүйцэтгэлийг үнэлж, зардлын үр ашиг

Өргөтгөсөн чиглүүлэлтийн суваг ба өндөр нягтралтай тасалдал

Plated Through-Holes (PTH) нэмснээр бүх зүйл өөрчлөгддөг. Виас дээд ба доод зэсийн давхаргыг холбоно. Энэ нь таны боломжтой чиглүүлэлтийн сувгуудыг шууд үржүүлдэг. Та дохионы ул мөрийг дээд давхаргад чиглүүлж, дамжуулж, доод давхарга дээр үргэлжлүүлж болно. Энэхүү үйл ажиллагааны давуу тал нь маш чухал юм. Загвар зохион бүтээгчид ул мөрийг хөндлөн огтолдоггүй. Та нарийн төвөгтэй нэгдсэн хэлхээний (IC) эвдрэлийг хялбархан удирдах боломжтой. Бүр нягт бөмбөлөг сүлжээний массивууд (BGAs) нь хязгаарлагдмал талбайд удирдах боломжтой болдог. Та нийт давхаргын тоог хатуу уян хатан стандарт болгон нэмэгдүүлэхгүйгээр энэ бүгдийг хийж чадна.

Орон зайг оновчтой болгох, жингээ багасгах

Хоёр давхаргат уян хатан хэлхээ нь жигд бус хашлагад нийцдэг. Энэ нь гурван хэмжээст орон зайг хялбархан удирддаг. Та үүнийг оригами шиг нугалж, маш авсаархан бүтээгдэхүүний орон сууцанд суулгах боломжтой. Уламжлалт утсыг солих нь дууны хэмжээг эрс багасгадаг. Энэ өөрчлөлтийг салбарын нотолгоо баталж байна. Төхөөрөмжүүд ихэвчлэн жинг 60% хүртэл бууруулдаг. Энэ жин хэмнэлт нь тодорхой салбаруудад чухал ач холбогдолтой. Сансрын инженер нь хөнгөн жинтэй системийг шаарддаг. Эмнэлгийн зүүдэг хэрэгсэл нь бага зэрэгтэй, тав тухтай загвар шаарддаг. Өрсөлдөх чадвартай байхын тулд өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл нь хэт авсаархан байдалд тулгуурладаг.

Хатуу ширүүн орчинд динамик найдвартай байдал

Механик холбогч нь эмзэг байдлыг бий болгодог. Тэд чичиргээний үед сул чимээ гаргадаг. Тэд цаг хугацааны явцад исэлддэг. Хоёр давхаргат уян хатан хэлхээ нь эдгээр эвдрэлийн цэгүүдийг эрс багасгадаг. Цөөн тооны механик холбогч нь механик гэмтэлтэй тэнцүү. Систем нь дулааны эргэлтийг илүү сайн тэсвэрлэдэг.

Материалын тогтвортой байдал энд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Өндөр зэрэглэлийн полимидын субстрат нь эдгээр хавтангийн суурийг бүрдүүлдэг. Полимид нь температурын хүнд үеийг амархан зохицуулдаг. Энэ нь 400 ° C хүртэл үе үе огцом нэмэгдэхийг тэсвэрлэдэг. Стандарт FR4 хатуу хавтан нь эдгээр эрс тэс нөхцөлд бүтэлгүйтдэг. Полиимидын суурь нь үйлдвэрлэлийн хамгийн хатуу хэрэглээнд динамик найдвартай байдлыг хангадаг.

Үйлдвэрлэлийн зардлын буруу ойлголт

Худалдан авах ажиллагааны багууд ихэвчлэн давхар давхаргын уян хатан байдлыг авч үзэхдээ эргэлздэг. Зэсийн хоёр дахь давхаргыг нэмж хийснээр зардал, хугацаа хоёр дахин нэмэгдэнэ гэж тэд үзэж байна. Энэ бол үйлдвэрлэлийн нийтлэг буруу ойлголт юм. Үйлдвэрлэл нь дараалан хийгддэггүй. Үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн хавтангийн хоёр талыг нэгэн зэрэг сийлдэг. Самбар нь ижил химийн ваннд ордог. Үйлдвэрлэлийн хугацаа өндөр үр ашигтай хэвээр байна.

Сийлбэр хийх үйл явц нэгэн зэрэг явагддаг тул ажиллах хугацаа нь нэг талт хавтангуудтай бараг ижил байдаг. Та хүлээх хугацааг хоёр дахин нэмэгдүүлэхгүйгээр чиглүүлэлтийн хүчин чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлнэ. Энэ нь өртөг ба гүйцэтгэлийн харьцааг масштабаар маш таатай болгодог. А Хоёр талт FPC нь өрсөлдөхүйц нэгж зардлаар дээд зэргийн гүйцэтгэлийг хангадаг.

Гүйцэтгэлийн харьцуулалтын хүснэгт

3. Худалдан авалтыг үнэлэх нь: Хязгаарлалтууд ба тэдгээрээс хэзээ зайлсхийх вэ

Харилцан холболтын шийдэл бүр нь дизайны тодорхой давуу талыг агуулдаг. Төслийн амжилтыг баталгаажуулахын тулд та эдгээр хязгаарлалтыг бодитойгоор үнэлэх ёстой. Хоёр давхаргат уян хатан чанарыг сохроор зааж болохгүй. Энэ нь хаана тэмцэж байгааг ойлгоорой.

Өндөр гүйдлийн дулааны удирдлага: уян хатан хэлхээ нь гулзайлтын чадварыг хадгалахын тулд хэт нимгэн зэс давхаргад тулгуурладаг. Ихэвчлэн энэ зэс нь 1 унц эсвэл хагас унц байдаг. Энэхүү нимгэн профиль нь өндөр гүйдлийн цахилгаан дамжуулахад тохиромжгүй. Нимгэн зэс нь дулааны энергийг тараахад маш бага масстай байдаг. Эдгээр ул мөрөөр өндөр гүйдлийн хүчийг түлхэх нь орон нутгийн хэт халалтын ноцтой эрсдэлийг бий болгодог. Хэрэв таны аппликейшн хүнд эрчим хүчний хуваарилалтыг зохицуулдаг бол оронд нь зузаан зэс хатуу хавтан эсвэл зориулалтын шин ашиглана уу.

Угсрах, дахин боловсруулах нарийн төвөгтэй байдал: Анхны угсралтыг маш хялбарчилсан. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн дараах дахин ажил нь хэцүү байдаг. Гадаргуугаар холбох (SMT) бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь уян хатан субстрат дээр суурилдаг. Хэрэв та талбайд гэмтэлтэй IC-ийг солих шаардлагатай бол самбар нь гагнуурын төмрийн дулааныг муу шингээдэг. Даралтын дор субстрат амархан шилждэг. Талбайн засвар нь тусгай багаж хэрэгсэл, тусгай зориулалтын халаалтын тавиурыг шаарддаг. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг байнга солих шаардлагатай програмуудад уян самбар ашиглахаас зайлсхий.

Хэт нимгэн диэлектрик дэх дохионы бүрэн бүтэн байдал: Зэсийн дээд ба доод давхаргыг тусгаарлах диэлектрик цөм нь онцгой нимгэн байдаг. Энэхүү ойртсон байдал нь дохионы бүрэн бүтэн байдлын сорилтуудыг бий болгодог. Эсрэг давхаргууд дээр ойрхон зайтай ул мөр нь шимэгчийн багтаамжийг үүсгэдэг. Өндөр хурдны дохионы эсэргүүцлийг хянах нь нарийн төлөвлөлтийг шаарддаг. Хүчтэй хөндлөн ярианаас зайлсхийхийн тулд ул мөрийн өргөн ба диэлектрик зайг төгс тооцоолох хэрэгтэй.

4. Хэрэгжилтийн эрсдэлийг бууруулах DFM дүрэм

Үйлдвэрлэлийн чадварт зориулсан дизайн (DFM) дүрмийг чанд дагаж мөрдөх нь өндөр ургац, урт хугацааны найдвартай байдлыг баталгаажуулдаг. Уян хатан хэлхээг зохион бүтээх нь хатуу самбараас өөр сэтгэлгээг шаарддаг. Механик стресс бол таны гол дайсан юм. Та үүнийг стратегийн төлөвлөлтийн сонголтоор удирдах ёстой.

Гулзайлтын талбайн чиглүүлэлт: Энэ нь уян хатан дизайн дахь туйлын хатуу дүрэм юм. Идэвхтэй уян хатан бүсэд бүрсэн нүхийг (PTH) хэзээ ч бүү байрлуул. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тэнд байрлуулж болохгүй. Гулзайлтын бүс нь бүрэн жигд хэвээр байх ёстой. Виас нь хатуу бэхэлгээний цэгүүдийг үүсгэдэг. Самбарыг нугалах үед стресс нь дамжуулах хоолойд яг төвлөрдөг. Зэс хагарна. Бүх дамжуулагч болон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг самбарын хөдөлгөөнгүй, дэмжигдсэн бүсэд хадгал.

Шаталсан дамжуулагчийн байрлал: Та 'I-цацраг' эффектээс зайлсхийх хэрэгтэй. Хэрэв та дээд давхаргын ул мөрийг доод давхаргын ул мөр дээр шууд чиглүүлбэл хатуу механик бүтцийг бий болгоно. Энэ нь барилгын ажилд I-цацрагыг дуурайдаг. Самбарыг нугалахад гадна талын ул мөр сунадаг бол дотоод ул мөр нь шахагдана. Энэ стресс нь зэсийг урж хаядаг. Та дээд ба доод давхаргууд дээр ул мөр үлдээх ёстой. Тэдгээрийг нөхөх нь жигд, бие даасан хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг. Энэхүү чухал DFM дадлага нь 200,000+ гулзайлтын мөчлөгийн хугацааг хамгаалдаг.

Хөшүүргийг стратегийн хэрэглээ: Уян хатан чанар нь онцлог шинж чанартай боловч бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хатуу байх шаардлагатай. Стратегийн хувьд хатууруулагчийг хэрэглэнэ. FR4 эсвэл зузаан полиимид хөшүүргийг зөвхөн орон нутгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бэхэлгээний хэсэгт ашиглаарай. Тэдгээрийг шууд хүнд SMT бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн доор байрлуул. Zero Insertion Force (ZIF) холбогчдод тэдгээрийг оруулах цэгүүдэд ашиглаарай. Хатуу бэхэлгээ нь туузны ерөнхий уян хатан чанарыг алдагдуулахгүйгээр гагнахад шаардлагатай механик дэмжлэгийг өгдөг.

DFM бууруулах график

5. Богино жагсаалтын логик: Хоёр талт FPC үйлдвэрлэгчийг сонгох

ТУЗ-ийн бүх байшин найдвартай уян хатан хэлхээг үйлдвэрлэж чадахгүй. Хатуу ПХБ үйлдвэрлэгчид полиимидын хэмжээст тогтворгүй байдалтай байнга тэмцдэг. Та ханган нийлүүлэгчдээ сайтар шалгаж үзэх хэрэгтэй. Мэргэшсэн үйлдвэрлэлийн түншийг баталгаажуулахын тулд товч жагсаалтын логикийг ашиглана уу.

IPC стандартын баталгаажуулалт: Худалдан авагчид салбарын тодорхой стандартыг дагаж мөрдөж байгаа эсэхийг шалгахыг шаардах. Тодорхой бус чанарын нэхэмжлэлийг хүлээн зөвшөөрөхгүй. Удирдах зөвлөлийн ерөнхий зөвшөөрлийн хувьд IPC-A-600 стандартыг дагаж мөрдөхийг шаардана. Тэд IPC-2221 стандартын дагуу дизайны үндсэн удирдамжийг дагаж мөрдсөн эсэхийг шалгаарай. Хамгийн чухал нь тэд хатуу, уян хатан мэргэшлийн IPC-6012 гэрчилгээтэй байх ёстой. Эдгээр стандартууд нь өнгөлгөөний зузаан, ул мөрийн хүлцэл, диэлектрикийн бүрэн бүтэн байдлыг харгалзан зөвшөөрнө.

Туршилтын дэвшилтэт боломжууд: Харааны үзлэг нь хэзээ ч хангалттай байдаггүй. Худалдагчдыг цахилгааны туршилтын дэд бүтцэд нь үндэслэн үнэл. Тэд самбар бүрт захиалгат бэхэлгээний туршилт эсвэл нисдэг датчикийн туршилт хийх чадвартай байх ёстой. Автомат оптик хяналт (AOI) нь бүрээсийг түрхэхээс өмнө дотоод ул мөрийн согогийг илрүүлэх шаардлагатай. Хэрэв таны дизайн өндөр давтамжийн өгөгдлийн шугамтай бол борлуулагч нь импедансийн хяналтын тестийн чадамжийг нарийн нотлох ёстой.

Prototyping and DFM Consulting: Таны илгээсэн зүйлийг сохроор хэвлэдэг үйлдвэрлэгчдээс зайлсхий. DFM-г урьдчилан шалгах үүрэг бүхий ханган нийлүүлэгчдийг эрэмбэлэхийг зөвлөж байна. Тэд дизайны дүрмийн автомат шалгалтыг (DRC) хийх ёстой. Тэд stack-up симуляци хийх ёстой. Сайн хамтрагч нь эзлэхүүний үйлдвэрлэл эхлэхээс өмнө хүлцлийн зөрүү болон өрөмдлөгийн алдааг олж илрүүлдэг. Тэд загварчлалын үе шатанд байршлыг засч, цагийг хэмнэдэг.

Дүгнэлт

Хоёр давхаргат уян хатан хэлхээ нь орчин үеийн электроникийн орон зайн хамгийн тулгамдсан асуудлуудыг шийддэг. Тэд бүрдэл хэсгүүдийн дизайны хамгийн оновчтой 'амтлаг цэг'-д хүрсэн. Тэд нэг талт уян хатан чиглүүлэлтийн ноцтой хязгаарлалтыг давж гардаг. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь олон давхаргат уян хатан хавтангуудтай холбоотой өндөр зардал, зузаантай холбоотой торгуулиас зайлсхийдэг. Их хэмжээний утас бэхэлгээ болон цэгээс цэг рүү гагнуурыг арилгаснаар та эцсийн угсралтыг оновчтой болгож, хүчтэй чичиргээний үед системийн найдвартай байдлыг эрс нэмэгдүүлнэ.

Эдгээр давуу талыг ашиглахын тулд яаралтай арга хэмжээ аваарай. Худалдан авагчид болон тэргүүлэх инженерүүдийг одоогийн цахилгаан утаснуудын материал (BOM)-тай харьцуулсан үр ашгийн дүн шинжилгээ хийхийг зөвлөж байна. Хадгаламжийн боломжоо тодорхойлсны дараа анхны Gerber файлуудаа баталгаажуулсан үйлдвэрлэгчид илгээнэ үү. DFM-ийн цогц үнэлгээг хүсэх. Энэхүү эхний алхам нь таны дизайн концепцоос найдвартай масс үйлдвэрлэл рүү жигд шилжих боломжийг олгодог.

Түгээмэл асуултууд

А: Хоёр талт уян хэлхээний хавтангийн стандарт гулзайлтын радиус гэж юу вэ?

Х: Стандарт гулзайлтын радиус нь уян хатан материалын нийт зузаанаас 6-10 дахин их байдаг. Энэ үржүүлэгч нь хэрэглээний төрлөөс ихээхэн хамаардаг. Динамик програмууд давтагдах хөдөлгөөнийг даван туулахын тулд илүү том радиус шаарддаг. Статик суурилуулалт нь илүү нягт, нэг удаагийн гулзайлтыг тэсвэрлэдэг.

А: Хоёр талт FPC нь эсэргүүцлийн хяналтыг дэмжиж чадах уу?

Х: Тийм ээ. Загвар зохион бүтээгчид ихэвчлэн өндөр хурдны нэг төгсгөлтэй дохионы хувьд 50 Ом эсэргүүцэл эсвэл дифференциал хосын хувьд 90-100 Ом-ыг зорьдог. Үүнд хүрэхийн тулд овоолгыг төлөвлөх үе шатанд диэлектрикийн зузаан, зэсийн жин, ул мөрийн өргөнийг нарийн хянах шаардлагатай.

Асуулт: Хатуу ПХБ-тай харьцуулах хугацаа нь юу вэ?

Хариулт: Стандарт прототипүүдийг ижил төстэй хугацаанд эргүүлж болно. Заримдаа хурдасгасан гүйлтүүд 24-48 цаг хүртэл хурдан дуусдаг. Үйлдвэрлэгчид нэг химийн ваннд хоёр давхаргыг нэгэн зэрэг боловсруулдаг хоёр талт химийн сийлбэрийн процессыг ашигладаг тул энэ хурдад хүрэх боломжтой.