Konstruktion av elektroniska system

En presentation över ämnet: "Konstruktion av elektroniska system"— Presentationens avskrift:

1 Konstruktion av elektroniska system
C.Bohm Komponenter ledningar 2-poliga (motstånd), 3-poliga (transistorer) 4-poliga (transformatorer) poliga (elektronrör) Först använde man komponenter monterade på isolerande plattor, förbundna med inlödda ledningar John Pinkerton

2 virade kretskort tryckta kretskort
Högre komponenttäthet krävde andra metoder Integrerade kretsar enkel eller dubbelsidiga kretskort DIL (dual in line) kapslar virade kretskort hålmonterade <30 ben virade kretskort tryckta kretskort korsande ledningar problem för enkelsidiga kort (kan avhjälpas med byglar) Men dubbelsidiga kort kan man använda vior (metaliserade hål vanligen mm)

3 LSI (stora) ic-kretsar flerlagerkort Stora DIL <100 ben flera rotningslager PGA (pin grid array) bättre <350 ben

4 Speciella spänningsplan hjälper till med strömförsörjningen av komponenterna
Långa ledningar har induktans Aktiv komponent “Ground bounce” Varierande strömtransport Närliggande avkopplingskondensatorer levererar laddningar som kan täcka strömspikarna De fungerar som energireservoarer Spänningsplan med låg induktans jordplan med låg induktans Jord och spänningsplan har också goda skärmande egenskaper

5 Ett spår i jordplanet tvingar returströmmen avvika
Lågfrekvent signalström Högfrekvent signalström Minimera resistansen Minimera induktansen Ett spår i jordplanet tvingar returströmmen avvika vilket påverka signalkvaliteten Ett spår i jordplanet kan också öka överhörningen mellan närliggande signaler

6 Micro strip Stripline Bred ledare och litet avstånd ger stor kapacitans – svår att driva

7 Flerlagerkort tillåter blinda och dolda vior
Ytmontering vanligt < 10 lager högre täthet ledningsbredder >0.1mm vior > 0.25mm SO PQFP BGA ≤28 ben <400 ben <600 ben >0.5 mm/ben >0.4mm/ben 1.27mm/ben Vanligt <10 lager Ledningsbredder>0.1 mm Isolationsavstånd>0.1 mm Vior>0.25 mm dia Via genom spänningsplan Via till spänningsplan Tillräckligt stor dia för att matcha borrningstolerans droppvia Termisk via för att underlätta lödning

8 micro BGA, CSP <2000 <1mm/ben
Svårt att få ut signalerna mellan bollarna Många lager behövs Alternativ: använd laser-borrade tunna microvialager längs ut som klarar mycket tunna ledningar Bilder från elektrotryck.se

9 Laserborrade vior Bilder från elektrotryck.se

10 Step#1 Film Generation:
From PCBpro.com Step#1 Film Generation: Generated from your design files, we create an exact film representation of your design. We will create one film per layer. Step#2 Shear Raw Material: Industry standard 0.059" thick, copper clad, two sides. Panels will be sheared to accommodate many boards. Step#3 Drill Holes: Using NC machines and carbide drills. Step#4 Electroless Copper: Apply thin copper deposit in hole barrels.

11 From PCBpro.com Step#5 Apply Image: Apply photosensitive dryfilm (plate resist) to panel. Use light source and film to expose panel. Develop selected areas from panel. Step#6 Pattern Plate: Electrochemical process to build copper in the holes and on the trace area. Apply tin to surface. Step#7 Strip & Etch: Remove dryfilm, then etch exposed copper. The tin protects the copper circuitry from being etched. Step#8 Solder mask: Apply solder mask area to entire board with the exception of solder pads.

12 Route the perimeter of the board using NC equipment
From PCBpro.com Step#9 Solder coat: Apply solder to pads by immersing into tank of solder. Hot air knives level the solder when removed from the tank. Step#10 Nomenclature: Apply white letter marking using screen printing process Step#11 Fabrication: Route the perimeter of the board using NC equipment

13 · bygg upp lagret kemiskt · limma ihop flera lager · komponenttryck
PCB tillverkning ·      PCB laminat omkring 0.2mm – olika typer: FR4, Polyimid (Kapton) och Roger ·      borra ·      plättera hål elektrolytiskt – lägg på en spänning mellan båda sidorna i ett bad ·      lägg på fotoresist ·      belys mönster ·      skölj ·      etsa ·      bygg upp lagret kemiskt ·      limma ihop flera lager ·      komponenttryck ·      lacklager ·      test på spikmattor eller “flying probes”

14 Komponentmontering Hålmontering   ·      montera komponent ·      våglödning ·      testa   Ytmontering   ·      pastaplåt ·      sprid lödpasta ·      montera komponenter (med robot) ·      värm i ugn ·      nästa sida ·      testa    

15 generera mönster för de olika lagren – artwork generera borrfiler
Kretskortsunderlag generera mönster för de olika lagren – artwork generera borrfiler styrfiler till fräsmaskin (för att skära ut kortet) Olika lager kopparmönster komponenttryck lacklager pastaplåt Olika fysiska lager (artwork order) 1 signal_1 pad_1 2 power_1 3 power_2 signal_2 pad_2

16 Börja med att skapa ett schema
Bestäm kortstorlek – form, silkscreen tryck, monteringshål, placerings- och routing zoner se till att det finns mönster för varje komponent – paddar, hål, vior och komponenttryck koppla schemasymboler med ben till komponentmönster med paddar paketera kretskortsdata – översätt schema med symboler till komponentmönster och nätlista placera komponenter på kort (sida, position, orientering, ref nr) – manuellt, automatiskt eller kombinerat rita ledningar i ledningslagret (med stöd från schema) – manuellt, automatiskt eller kombinerat - olika ledningsbredder ger olika impedanser dela jordplan – undvik koppling mellan analoga och digitala delar area fills – fyll ut tomma ytor med jordade kopparplan

17 Lödning Lödning i lödugn: temperaturprofil Lödkvalitet
Lödning i lödugn: temperaturprofil Lödkvalitet Dålig vätning beror på dålig uppvärmning eller för lite flussmedel

18 ESD-skydd Inbränning ESD = ElectroStatic Discharge
ESD = ElectroStatic Discharge ESD golv (jordat ledande golv) ESD skor (jordar fötter mot golv) ESD armband (jordar arm mot arbetsyta) ESD skada Vid 50% fuktighet blir Mänskliga urladdningar sällan mer är 2000V Vid 5% kan de lätt gå upp till 15000V Ofta är ingångar skyddade med dioder Inbränning Accelererad åldring vid förhöjda temperaturer Skakning för att provocera kall-lödningar badkarskurva felfunktioner tid inbränning