내장 PCB:임베디드 시스템을 위한 완벽한 보드

더 작고 웨어러블한 회로에 대한 높은 수요로 인해 임베디드 시스템의 판매가 꾸준히 증가하고 있습니다. 또한 임베디드 시스템은 표준 PCB가 처리할 수 없는 보다 복잡한 애플리케이션을 생성하는 데 도움이 됩니다. 그렇다면 임베디드 시스템의 힘을 감당할 수 있는 것은 무엇일까요? 단순한! 임베디드 PCB. 이 보드는 신호 무결성 손실 가능성을 줄이는 임베디드 구성 요소를 사용합니다.

하지만 그게 다가 아닙니다. 임베디드 시스템과 작동 방식에 대해 배워야 할 다른 사항이 많이 있습니다.

임베디드 PCB와 임베디드 시스템에 영향을 미치는 몇 가지 문제에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽으십시오.

내장 구성요소란 무엇입니까

부품이 있는 임베디드 PCB

임베디드 구성 요소가 무엇인지 알아보기 전에 임베디드 시스템의 개념을 살펴보겠습니다. 임베디드 시스템의 기본 아이디어는 높은 무결성과 성능을 유지하면서 회로 기판의 크기를 줄이는 것입니다.

또한 임베디드 PCB는 구성 요소가 레이어에 묻혀 있는 회로 기판입니다. 또한 이러한 임베디드 구성 요소는 임베디드 시스템의 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

포함된 구성 요소를 사용할 수 있는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그리고 당신이 그것들을 사용하는 방식은 그들의 제조 과정에 영향을 미칩니다. 처음에는 PCB 제조 및 부품 배치가 제조업체에서 별도로 처리해야 하는 두 가지 개념이었습니다.

이제 프로세스가 그렇게 뚜렷하지 않습니다. 따라서 부품이 내장된 기판을 설계하고 제조할 수 있습니다. 또한 포함된 구성 요소를 추가하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

• 먼저, 포함된 구성요소를 배치하기 위해 열린 공동을 생성할 수 있습니다. 결과적으로 구성 요소는 최종 제품에 계속 표시됩니다.

• 둘째, 구성요소를 내부 레이어에 삽입합니다. 결과적으로 회로는 숨겨진 상태로 유지됩니다.

내장된 구성 요소의 유형을 자세히 살펴보겠습니다.

참고:임베디드 구성 요소에는 일반적으로 능동 장치와 수동 장치의 두 가지 범주가 있습니다.

내장 저항기

내장 저항은 전자 성능을 향상시킬 수 있는 수동 장치입니다. 또한 구성 요소는 PCB 표면에서 개별 장치를 이동합니다. 따라서 다른 구성 요소에 더 많은 표면 공간을 제공합니다.

그러나 내장 저항에는 특정 허용 오차와 정격 전력이 있어야 합니다. 그렇지 않으면 타거나 실패합니다. 또한 이러한 장치에는 솔더 조인트 또는 SMT 비아가 필요하지 않으므로 PCB 신뢰성과 신호 라우팅이 향상됩니다.

임베디드 인덕터

임베디드 인덕터는 회로의 전류 흐름의 균형을 유지하면서 에너지를 저장 및 공급하는 구성 요소입니다. 표준 인덕터는 만들기가 상당히 복잡하므로 PCB 표면 공간을 절약하기 위해 인덕터를 내장해야 합니다.

내장 커패시터

임베디드 커패시터는 동박 라미네이트를 사용하기 때문에 약간 다릅니다. 그러나 이러한 라미네이트를 사용하면 PCB에 디커플링 커패시터를 추가할 필요가 없습니다.

임베디드 커패시터는 두 개의 구리 층 사이에 위치한 얇은 유전체 재료입니다. 또한 높은 용량 밀도로 인해 디커플링 커패시터 역할을 합니다.

임베디드 시스템용 PCB 어셈블리를 설계하는 방법

PCB 어셈블리

임베디드 시스템용 PCB를 설계하는 것은 까다로울 수 있습니다. 하지만 다음은 훌륭한 임베디드 PCB 설계를 구축하는 데 도움이 되는 몇 가지 팁입니다.

요구사항 정의

주요 질문 중 하나는 다음과 같습니다. PCB로 무엇을 달성하고 싶습니까? 이를 통해 필요한 요구 사항을 알 수 있습니다.

또한 PCB가 임베디드 시스템의 다른 영역 및 크기와 상호 작용하는 방식을 고려하는 것이 중요합니다. 이 두 가지 요소는 조립 중에 PCB가 얼마나 복잡한지에 영향을 미칩니다.

설계도 작성

PCB 회로도

요구 사항을 설정한 후에는 이를 회로도의 사양으로 변환해야 합니다. 회로도 작성에는 보드에 적합한 마이크로컨트롤러 및 기타 구성요소 선택이 포함됩니다.

그런 다음 제조업체에서 배치해야 하는 위치를 보여주는 다이어그램을 만들 수 있습니다.

마이크로컨트롤러는 임베디드 시스템에 매우 중요합니다. 따라서 선택하기 전에 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 이러한 요소에는 주변 장치 및 처리 속도가 포함됩니다.

적절한 자동화 소프트웨어 선택

설계 자동화 소프트웨어

회로도 정보를 배치하려면 적절한 설계 자동화 소프트웨어가 필요합니다. 그런 다음 소프트웨어는 모든 것을 CAD 파일로 결합하여 PCB 조립 프로세스를 지시합니다.

제작 방법 선택

이전에 설정한 요구 사항에 따라 PCB에 필요한 제조 방법이 결정됩니다. 제작 방법에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 다른 요소는 기간과 예산입니다.

테스트 유형 결정

마지막으로 PCB에 대한 테스트를 선택해야 합니다. 디자인이 표준이 되도록 하기 때문에 조립 프로세스에 매우 중요합니다.

또한 제조업체는 승인 전에 디자인의 기능을 테스트해야 합니다.

참고:디자인이 표준 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 다양한 테스트를 선택할 수 있습니다.

부품 내장 인쇄 회로 기판의 조립 공정

조립된 PCB

구성 요소에 임베딩 기술을 사용하려면 마운팅이 필요합니다. 그리고 사용할 수 있는 두 가지 유형이 있습니다:관통 구멍 및 솔더 패드 장착 유형. 자세히 살펴보겠습니다.

스루 홀 장착

관통 홀 장착 방법에는 베어 및 칩 장착의 두 가지 프로세스가 포함됩니다. 베어 장착의 경우 전도성 접착제 또는 도금된 스루홀 옵션을 사용합니다. 또한 칩 마운팅 프로세스도 유사한 옵션을 제공합니다.

납땜 패드 장착

스루홀 마운팅과 마찬가지로 솔더 패드에는 베어 및 칩 마운팅 프로세스가 포함됩니다. 그러나 그것은 유사성이 끝나는 곳입니다. 솔더 패드 장착의 베어 방법은 플립플롭 또는 와이어 장착 프로세스를 사용하는 것입니다.

그리고 PCB에 부품을 내장하기 전에 사용할 프로세스를 선택해야 합니다. 그러나 칩 실장 방식은 전도성 수지를 채택하거나 웨이브 솔더링 옵션을 사용합니다.

PCB에 내장된 부품의 조립 절차

베어 다이 구성 요소를 임베딩할 때 다이 본딩 프로세스를 선택하는 것이 중요합니다. 또한 구성 요소가 금형 패키지, PD 또는 WLCSP인 경우 초음파 경계 및 ESC(Epoxy Encapsulated Solder Connection)와 같은 다른 방법을 적용할 수 있습니다.

그러나 AD 실장을 사용하는 경우에는 전도성 수지가 있는 솔더 또는 웨이브 솔더를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 패드가 있는 내장형 부품의 조립 절차는 다음과 같습니다.

1. 먼저 임베딩하기 전에 다양한 설계 및 기술 절차를 알아야 합니다. 결과적으로 활성 장치 타당성과 SMD 임베딩을 얻을 수 있습니다. 그 동안 트레이스 디자인에 주의를 기울여야 합니다.

2. 이중층 PCB로 작업하는 경우 솔더 페이스트 코팅을 추가하기 전에 이중층 기판 제작을 시작합니다.

3. 중간 스택업 및 절연 충전 전에 웨이브 솔더링 및 IC 어셈블리로 이동합니다. 마지막으로 맨 위 레이어 스택업에서 핫프레스를 합니다.

캐비티에서 구성 요소를 조립하는 것은 일이 까다로워지는 곳입니다. 그리고 높은 솔더 보이드를 유발할 수 있는 문제에 직면할 수 있기 때문입니다. 그러나 다음 워크플로를 사용하여 특히 솔더 인쇄 또는 진공 웨이브 솔더링 기술 중에 이러한 문제를 방지할 수 있습니다.

워크플로 프로세스

임베디드 PCB 설계에 영향을 미치는 요소

임베딩 시스템을 구축하기 전에 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

PCB 크기

소형 및 대형 PCB 크기

PCB는 설계 구조에 영향을 미치는 지배적인 요소입니다. 선택한 크기는 사용하려는 구성 요소와 일치해야 합니다. 또한 적절한 크기를 선택하면 올바른 배치가 가능하고 과열을 방지할 수 있습니다.

열 관리

고전류 응용 프로그램으로 작업하는 경우 과열 문제가 있습니다. 그러나 트레이스 두께를 늘리거나 구리 평면을 만들어 보드의 열 손실을 늘릴 수 있습니다.

구성요소 배치

부품이 잘 배치된 보드

모든 PCB 설계에는 몇 가지 부품 배치 규칙이 필요합니다. 따라서 임베디드 PCB의 경우 더 무거운 부품을 가장자리 가까이에 두지 않는 것이 가장 좋습니다. 대신 이러한 구성 요소는 PCB 측에 있어야 합니다.

또한 전원 장치를 한 영역에 묶으면 안 됩니다. 대신, 더 나은 열 발산을 위해 보드에 고르게 분배하십시오.

내장 PCB의 장점

임베디드 PCB에서 누릴 수 있는 몇 가지 이점은 다음과 같습니다.

향상된 방열

임베디드 시스템은 우수한 방열 기능을 가지고 있으며 과열 문제를 방지할 수 있습니다.

싸다

임베디드 PCB는 비용 효율적입니다. 장치가 단일 칩으로 컴팩트하게 설계되었기 때문입니다.

엄격한 설계 매개변수

임베디드 PCB에는 사전 정의된 매개변수가 있습니다. 그러나 디자인에 맞게 약간의 조정과 조정을 할 수 있습니다. 하지만 확장 및 추가 형식으로만 이 작업을 수행할 수 있습니다.

임베디드 시스템 설계의 과제

임베디드 시스템의 모든 설계 단계에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 그렇지 않으면 몇 가지 문제에 직면하게 됩니다. 제조 전에 설계를 빠르게 수정할 수 있지만 나중에 결함이 있으면 재작업에 많은 비용이 소요될 수 있습니다.

임베디드 시스템에서 직면할 수 있는 몇 가지 문제는 다음과 같습니다.

• 다른 구성요소를 위한 표면 공간 없음
• 하드웨어 테스트 과제
• 패키징 및 통합 과제
• EMI 방출
• 과열
• 높은 전력 소비
• 유효성을 유지할 수 없음

반올림

임베디드 PCB

임베디드 PCB는 매우 다양하여 다양한 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어 군용, 가전제품, 항공우주 분야에서도 사용할 수 있습니다.

이 보드는 의심할 여지 없이 작은 크기에도 불구하고 높은 성능과 밀도를 제공할 수 있는 놀라운 기능을 제공합니다.

또한 더 복잡한 디자인과 시스템을 위해 표면 공간을 절약하는 임베디드 구성 요소가 있습니다.

몇 가지 문제가 있지만 PCB를 신중하게 설계하고 제조를 위해 보내기 전에 모든 것이 올바른지 확인하면 쉽게 피할 수 있습니다.

임베디드 PCB를 제작하고자 하는 경우 반드시 당사에 문의하십시오. 최고의 PCB 서비스를 제공하겠습니다.