Tecnología de PCB - Evitar cambios de ingeniería de PCB integrados

Los cambios en la ingeniería de PCB aumentarán los costos de diseño, provocarán un gran retraso en el desarrollo del producto y retrasarán el tiempo de comercialización. Sin embargo, al reflexionar cuidadosamente sobre las siete áreas clave en las que a menudo surgen problemas, la mayoría de los ecos pueden eludir. Las siete áreas principales son: selección de componentes, almacenamiento, sensibilidad a la humedad (msl), diseño de testabilidad (dft), tecnología de enfriamiento, radiadores y coeficiente de expansión térmica (cte).

Selección de componentes

Para evitar eco, las especificaciones técnicas de los componentes deben leerse a fondo. Los diseñadores de PCB suelen revisar regularmente los datos eléctricos e ingenieros de los componentes, así como la vida útil y la disponibilidad del producto. Pero cuando los componentes están en las primeras etapas de la comercialización, es posible que no haya todos los indicadores clave en la hoja de datos. Si estos componentes solo están disponibles en el mercado durante unos meses, o solo hay un pequeño número de muestras disponibles, los datos de fiabilidad disponibles actualmente pueden no ser universales o detallados. Por ejemplo, en última instancia, puede que no proporcione suficientes datos de fiabilidad o datos de garantía de calidad sobre la tasa de falla en el sitio.

No piense que los artículos superficiales escritos en las instrucciones son importantes, sino Póngase en contacto activamente con los proveedores de componentes para comprender tanto como sea posible las características de los componentes y cómo aplicarlas al diseño.

La corriente o voltaje máximo esperado que debe procesar el componente es un buen ejemplo. Si el componente seleccionado no puede procesar suficiente corriente o voltaje, el componente puede quemarse. La figura 1 muestra un capacitor quemado.

Echemos un vistazo a otro ejemplo: un dispositivo en una encapsulación de matriz de red (lga). Además de las restricciones eléctricas y mecánicas, es posible que tenga que considerar el tipo de flujo recomendado, la temperatura de retorno permitida o no permitida y el nivel de vacío de la soldadura permitida.

No hay un estándar IPC para los huecos específicamente relacionados con los dispositivos lga. En algunos casos, los dispositivos lga con una relación de vacío de hasta el 30% se consideran confiables. Sin embargo, en general, los huecos más bajos de hasta el 25% son mejores y el 20% es el mejor. La figura 2 muestra una bola de soldadura con una tasa de vacío del 20,41%, que cumple con el estándar IPC clase II.

En ausencia de datos inválidos, los ingenieros de diseño de PCB deben confiar en su experiencia, habilidades y sentido común para desarrollar sus diseños con componentes que no se detengan de inmediato, que se puedan obtener de múltiples canales y que sean fáciles de encontrar en el mercado.

También es importante realizar análisis y cálculos adicionales durante la selección de componentes, como calcular la corriente o el voltaje durante el rendimiento pico. El componente puede especificar el índice de rendimiento a una temperatura máxima específica y un valor de corriente. Sin embargo, para un diseño específico, el diseñador de PCB debe tomar medidas para asegurarse de que él o ella realiza estos cálculos clave en persona.

El ingeniero no solo se encarga de calcular un solo componente, sino también de considerar la relación entre este y otros componentes utilizados en un diseño específico. Este cálculo, por ejemplo, es especialmente importante para los componentes analógicos que producen grandes cantidades de calor. Por ejemplo, hay muchos componentes analógicos colocados en el mismo lado de la placa de circuito y adyacentes entre sí. Estos componentes generan una Potencia considerable, por lo que generan mucho más calor que el otro lado de la placa de circuito (naturalmente dispositivos digitales). En este caso, el desprendimiento de la máscara de soldadura puede ocurrir en el lado relleno con el simulador.

La parte simulada del Circuito del componente genera una gran cantidad de calor. El sobrecalentamiento puede provocar la descamación de la máscara de soldadura y, en el peor de los casos, puede quemar los componentes. La figura 3 muestra el fenómeno de desprendimiento de la máscara de soldadura de la placa de circuito.

En la fase de diseño de diseño, los ingenieros de diseño y diseño necesitan colaborar en el diseño de los componentes para evitar que los componentes estén demasiado cerca del borde de la placa de circuito o demasiado cerca de otros componentes, y evitar que no se deje suficiente espacio entre sí. Es fácil diseñar el diseño de los componentes en la computadora, pero si no se crean con precisión los paquetes de componentes en el diseño, la máquina de colocación puede no colocarlos perfectamente lado a lado. Por ejemplo, la figura 4 muestra una situación en la que el componente sobresale ligeramente de la placa de circuito.

Memoria

El mismo principio se aplica a la elección de la memoria. A medida que la nueva generación de DRAM y memorias flash más avanzadas continúan saliendo al mercado, es una tarea desafiante para los diseñadores de PCB mantener el liderazgo tecnológico y determinar con precisión y tiempo cómo las especificaciones de memoria cambiantes afectan el diseño actualizado.

Por ejemplo, las DRAM DDR2 son diferentes de los dispositivos DDR3 actuales, y los dispositivos DDR3 serán diferentes de las futuras DRAM ddr4. En el momento de escribir este artículo, jedec ya había anunciado la publicación del estándar ddr4 - jesd79 - 4. Según la firma de investigación de mercado isupli, las DRAM DDR3 representan entre el 85% y el 90% del mercado actual de dram. Sin embargo, la compañía pronostica que el recién lanzado ddr4 representará el 12% en 2014 y aumentará rápidamente al 56% en 2015.

Los diseñadores de PCB deben seguir de cerca el auge de ddr4 y mantener una estrecha cooperación con los clientes de oem, ya que pueden incluir ddr4 DRAM al lanzar la próxima generación de sistemas integrados. Deben comprender bien las nuevas funciones y la dinámica funcional para evitar la satisfacción del diseño y las órdenes de cambio de ingeniería resultantes. Otra cosa a tener en cuenta es que el precio de la memoria fluctuará.

Nivel de sensibilidad al agua (msl)

El nivel de sensibilidad al agua (msl) se puede ignorar fácilmente. Si el fabricante OEM ignora MSL en el diseño y no maneja correctamente las especificaciones clave de msl, es posible que el usuario no considere la información de MSL y que el circuito no funcione correctamente cuando se utiliza en el sitio. Esta posibilidad es aún mayor cuando el nivel real de MSL es de 3, 4 o 5. En este caso, la panadería puede no completarse correctamente y la humedad puede aprovecharla, lo que eventualmente conduce a una orden de cambio de ingeniería. Cuando se trate de lga, la empresa de montaje de PCB tendrá que reemplazar estos encapsulamientos en el pcb. La figura 5 es una etiqueta MSL de un componente que indica un nivel de sensibilidad de 5 y indica la fecha de sellado y las instrucciones de horneado.

Diseño de testabilidad

El diseño de testabilidad (dft) es muy importante para la prueba y puesta en marcha de PCB durante la producción. Al colocar los componentes en la placa de circuito, se debe prestar mucha atención a la ubicación de los puntos de la sonda DFT y al ángulo en el que la sonda se extiende a los agujeros de contacto, almohadillas y otros puntos de prueba.

En las primeras etapas del diseño inicial, cuando el DFT no estaba permitido, las pruebas se convirtieron en un gran problema y nació el eco. En algunos casos extremos, si el eco no puede resolver el problema, es necesario rediseñarlo para resolverlo.

Enfriamiento, radiadores y coeficiente de expansión térmica

Los métodos de enfriamiento son fáciles de ignorar en el diseño, pero una evaluación cuidadosa de los requisitos de enfriamiento en las primeras etapas del diseño generalmente puede evitar eco.

Algunos tipos de enfriamiento son refrigerados por agua. Por ejemplo, la mayoría de las grandes placas informáticas especializadas que contienen una gran cantidad de bga y microprocesadores para aplicaciones intensivas en datos (como animación, procesamiento de imágenes o videos) requieren refrigeración por agua.

Cuando se utilizan radiadores, los PCB o los dispositivos de calefacción suelen conectarse al recinto para disipar el calor hacia el entorno circundante. En muchos casos, generalmente se utilizan radiadores como se muestra en la figura 6 para ayudar a disipar el calor. Si no se especifica el disipador de calor correcto, se puede generar una orden de cambio de ingeniería. Para que el disipador de calor tenga éxito, es necesario desarrollar e introducir esta orden de cambio de ingeniería.

Los diseñadores de PCB deben asegurarse de que el componente coincida con el coeficiente de expansión térmica (cte) en términos de rendimiento térmico y realizar todos los cálculos pertinentes. Debe asegurarse de que no solo el equipo y sus dimensiones de encapsulamiento coincidan entre sí, sino también el material de PCB (como fr4, Rogers o teflon) para evitar la generación de grandes cantidades de calor o coeficiente de expansión térmica entre el equipo y la placa de circuito. La diferencia. Esta garantía también evita la aparición de desprendimientos de capas que a menudo se producen.