PCB de componentes integrados
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Utilice componentes integrados para mejorar el rendimiento de la PCB y reducir el tamaño. La integración de componentes discretos dentro de un sustrato de PCB todavía se considera de vanguardia., pero los avances en la fabricación y el software EDA hacen que esta tecnología vaya en aumento.
La complejidad y densidad del diseño electrónico ha aumentado., en parte debido al auge de la industria móvil, presentando nuevos desafíos para las placas de circuito impreso (tarjeta de circuito impreso) diseñadores. Incrustar componentes dentro del sustrato de la placa ofrece una solución práctica a varios problemas, y se está convirtiendo rápidamente en un paso de producción factible para los fabricantes..
Por qué integrar componentes?
Antes de discutir los métodos para agregar componentes integrados a un diseño, es importante entender algunas de las ventajas que ofrecen. Se deben considerar todos los beneficios y desventajas de agregar pasos de fabricación antes de comenzar el diseño., además de los posibles efectos sobre el costo y el rendimiento de la producción..
Las reducciones de tamaño y costos impulsan la innovación en la tecnología de PCB. Integrar componentes puede ayudar a reducir el tamaño del conjunto de la placa.. También puede reducir potencialmente el costo de fabricación de productos complejos..
Minimizar la longitud de las rutas eléctricas para reducir los efectos parásitos es fundamental cuando se trata de circuitos de alta frecuencia.. Reducir la longitud del cableado de los componentes pasivos a un IC puede disminuir la capacitancia y la inductancia parásitas, Reducir las fluctuaciones de carga y el ruido dentro del sistema.. Incorporando componentes pasivos, Es posible colocarlos directamente debajo del pin de un IC., Minimizar los posibles efectos negativos., incluso a través de inductancia.
Minimizar la longitud del cableado a un IC es una solución común para reducir los efectos parásitos y mejorar el rendimiento del dispositivo.. Incrustar componentes en el sustrato del tablero. (arriba) permite una reducción adicional de la longitud del cable sobre el montaje en superficie (abajo).
Una interferencia electromagnética integrada. (EMI) El escudo se puede fabricar directamente alrededor de un IC integrado.. Simplemente agregando orificios pasantes chapados que rodean el CI se puede reducir el ruido acoplado de forma capacitiva e inductiva.. También puede eliminar la necesidad de un protector adicional montado en superficie en ciertas aplicaciones..
Se pueden agregar fácilmente estructuras conductoras de calor a un componente integrado, mejorando la gestión térmica. Un ejemplo de ello sería incorporar microvías térmicas en contacto directo con un componente integrado., Permitir que el calor se disipe a una capa del plano térmico.. Además, reducir la cantidad de sustrato de PCB a través del cual debe viajar el calor reduce la resistencia térmica.
La confiabilidad a largo plazo es una fuente importante de dificultad y preocupación al implementar componentes integrados en un diseño.. La sostenibilidad de las uniones soldadas, cuando se coloca dentro del marco laminado de una PCB, se ve afectado por procesos de soldadura posteriores, como el reflujo en dispositivos de montaje en superficie. Los componentes integrados pueden causar problemas adicionales después de la fabricación., ya que no pueden probarse ni reemplazarse fácilmente después de una falla.
Tipos de componentes integrados
Los componentes integrados se dividen en dos categorías principales, pasivo y activo, pero se utilizan en gran medida de diferentes maneras y para diferentes propósitos. Los pasivos llenan la gran mayoría de los componentes.. Como consecuencia, La capacitancia y resistencia integradas se han estudiado exhaustivamente..
El término "pasivo integrado" generalmente no se refiere a una resistencia o condensador discreto simplemente colocado en una cavidad dentro del sustrato de la placa.. Bastante, Los pasivos integrados se fabrican eligiendo materiales de capa particulares para formar estructuras resistivas o capacitivas.. Si bien este tipo de componentes integrados se utilizaron en gran medida en un momento dado para ahorrar espacio, El desarrollo de pasivos discretos más pequeños los ha hecho no esenciales para ese propósito en muchos diseños..
Los pasivos integrados todavía ofrecen varios beneficios, incluyendo la reducción de los efectos parásitos y el tamaño, y se han convertido en una alternativa de fabricación común a los pasivos discretos de montaje en superficie.. Esto puede resultar especialmente beneficioso para aplicaciones como resistencias de terminación en serie., donde cientos de líneas de transmisión ingresan a una densa red de bolas (BGA) Dispositivos de memoria y microprocesador..
Los pasos de fabricación para colocar un IC dentro del sustrato de la placa pueden variar, pero se debe crear espacio para el cuerpo del componente, en forma de cavidad. Existen algunos enfoques notables para la tecnología de integración de chips.:
Placa de módulo integrada (IMB): Los componentes se alinean y se colocan dentro de una cavidad que se dirige al laminado central mediante un recorrido de profundidad controlada.. La cavidad está llena de polímero de moldeo para garantizar la química., mecánico, y compatibilidad eléctrica con el sustrato. La soldadura isotrópica se impregna con el polímero para formar uniones de soldadura confiables cuando la pieza integrada se lamina en la pila..
Paquete integrado a nivel de oblea (PEMA): Todos los pasos tecnológicos se realizan a nivel de oblea.. Siempre se requiere fan-in, lo que significa que el área disponible para E/S está limitada al tamaño de la huella del chip.
Acumulación de chips incrustados (UECE): Los chips se montan en una película de poliimida., y las estructuras de interconexión se construyen a partir de ahí.
Chip en polímero (PIC): Se incrustan chips delgados en capas dieléctricas de acumulación de PCB, en lugar de integrarlos en las capas centrales. Luego se pueden utilizar materiales de sustrato laminados estándar..
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