PCB embarqué :la carte idéale pour les systèmes embarqués

Les ventes de systèmes embarqués augmentent régulièrement en raison de la forte demande de circuits plus petits et portables. De plus, les systèmes embarqués aident à créer des applications plus complexes que les PCB standard ne peuvent pas gérer. Alors, qu'est-ce qui peut supporter la puissance d'un système embarqué ? Simple! Un PCB embarqué. Ces cartes utilisent des composants intégrés qui réduisent les risques de perte d'intégrité du signal.

Mais ce n'est pas tout. Il y a beaucoup d'autres choses à apprendre sur les systèmes embarqués et leur fonctionnement.

Lisez la suite pour en savoir plus sur le PCB embarqué et sur certains défis qui affectent les systèmes embarqués.

Que sont les composants intégrés

PCB embarqué avec composants

Avant de nous lancer dans ce que sont les composants embarqués, rafraîchissons-nous le concept de systèmes embarqués. L'idée principale derrière les systèmes embarqués est de réduire la taille des circuits imprimés tout en maintenant une intégrité et des performances élevées.

De plus, les PCB intégrés sont des cartes de circuits imprimés avec des composants enfouis dans leurs couches. De plus, ces composants embarqués contribuent à améliorer les performances des systèmes embarqués.

Il existe de nombreuses façons d'utiliser les composants intégrés. Et la façon dont vous les utilisez influence leur processus de fabrication. Initialement, la fabrication de PCB et le placement des composants étaient deux concepts que les fabricants devaient gérer séparément.

Maintenant, les processus ne sont pas si distincts. Par conséquent, vous pouvez concevoir et fabriquer des cartes avec des composants intégrés. De plus, il existe deux façons d'ajouter des composants intégrés.

• Tout d'abord, vous pouvez créer des cavités ouvertes pour placer des composants intégrés. Par conséquent, les composants resteront visibles sur votre produit final.

• Ensuite, intégrez les composants dans une couche interne. Par conséquent, les circuits resteront cachés.

Examinons de plus près les types de composants intégrés.

Remarque :Les composants intégrés sont généralement divisés en deux catégories :les appareils actifs et les appareils passifs.

Résistances intégrées

Les résistances intégrées sont des dispositifs passifs qui peuvent améliorer les performances électroniques. De plus, le composant déplace les appareils individuels de la surface de votre PCB. Par conséquent, il offre plus d'espace de surface pour d'autres composants.

Cependant, les résistances intégrées doivent avoir des tolérances et des puissances spécifiques. Sinon, il brûlera ou échouera. De plus, ces appareils n'ont pas besoin de joints de soudure ou de vias SMT, ce qui augmente la fiabilité du circuit imprimé et le routage du signal.

Inducteur intégré

Une inductance intégrée est un composant qui stocke et fournit de l'énergie tout en équilibrant le flux de courant d'un circuit. Une inductance standard est assez complexe à fabriquer, vous devez donc les intégrer pour économiser de l'espace sur la surface du circuit imprimé.

Condensateur intégré

Les condensateurs intégrés sont un peu différents car ils utilisent des stratifiés recouverts de cuivre. Cependant, ces stratifiés éliminent le besoin d'ajouter des condensateurs de découplage sur un PCB.

Les condensateurs intégrés sont des matériaux diélectriques minces positionnés entre deux couches de cuivre. De plus, ils agissent comme des condensateurs de découplage en raison de leur haute densité capacitive.

Comment concevoir un assemblage de PCB pour un système embarqué

Assemblage PCB

Il peut être difficile de concevoir des PCB pour les systèmes embarqués. Mais voici quelques conseils pour vous aider à créer une excellente conception de PCB embarqué.

Définissez vos exigences

L'une des principales questions est :que voulez-vous réaliser avec votre PCB ? Avec cela, vous connaîtrez les exigences nécessaires.

De plus, il est crucial de considérer comment votre PCB interagira avec d'autres zones du système embarqué et sa taille. Ces deux facteurs influenceront la complexité de votre PCB lors de l'assemblage.

Créez votre schéma

Schéma PCB

Après avoir défini vos exigences, vous devrez les traduire en spécifications pour votre schéma. La construction d'un schéma comprend le choix d'un microcontrôleur approprié et d'autres composants pour la carte.

Ensuite, vous pouvez créer un diagramme montrant où les fabricants doivent les placer.

Les microcontrôleurs sont cruciaux pour les systèmes embarqués. Par conséquent, vous devez tenir compte de certains facteurs avant de faire votre choix. Ces facteurs incluent les périphériques et la vitesse de traitement.

Choisir le bon logiciel d'automatisation

Logiciel d'automatisation de la conception

Vous aurez besoin du logiciel d'automatisation de conception approprié pour placer les informations de votre schéma. Ensuite, le logiciel combinera tout dans un fichier CAO pour instruire le processus d'assemblage de votre PCB.

Sélection d'une méthode de fabrication

Les exigences que vous avez définies précédemment détermineront la méthode de fabrication dont votre PCB a besoin. D'autres facteurs pouvant influencer la méthode de fabrication sont le délai et le budget.

Déterminer le type de test

Enfin, vous devez sélectionner un test pour votre PCB. Il est crucial pour le processus d'assemblage car il garantit que vos conceptions sont standard.

De plus, les fabricants doivent tester la fonctionnalité de votre conception avant son approbation.

Remarque :Vous pouvez choisir différents tests pour vous assurer que vos conceptions répondent aux exigences standard.

Le processus d'assemblage des cartes de circuits imprimés à composants intégrés

Circuit imprimé assemblé

L'utilisation de la technologie d'intégration pour vos composants implique le montage. Et il existe deux types que vous pouvez utiliser :les types de montage par trou traversant et par plot de soudure. Regardons de plus près :

Montage traversant

Deux processus sont impliqués dans une méthode de montage traversant :le montage nu et le montage sur puce. Pour un montage nu, vous utiliserez des options d'adhésif conducteur ou de trou traversant plaqué. De plus, le processus de montage de la puce offre des options similaires.

Montage de la pastille de soudure

Comme le montage traversant, le tampon de soudure implique des processus de montage nu et de puce. Mais c'est là que s'arrête la similitude. La méthode simple de montage des pastilles de soudure consiste à utiliser des processus de montage par bascule ou par fil.

Et vous devez choisir le processus que vous souhaitez utiliser avant d'intégrer des composants dans votre PCB. Mais la méthode de montage de la puce implique l'adoption d'une résine conductrice ou d'une option de soudure à la vague.

Procédure d'assemblage pour les composants intégrés dans les PCB

Le choix d'un processus de collage de puces est crucial lors de l'intégration de composants de puces nues. En outre, vous pouvez appliquer d'autres méthodes telles que la limitation des ondes ultrasonores et l'ESC (Epoxy Encapsulated Solder Connection) si vos composants sont des emballages de moules, des PD ou des WLCSP.

Cependant, si vous utilisez un montage AD, il est préférable d'utiliser une soudure avec une résine conductrice ou une soudure à la vague. La procédure d'assemblage des composants intégrés avec des pastilles comprend :

1. Tout d'abord, vous devez connaître les différentes procédures de conception et de technologie avant l'intégration. En conséquence, vous obtiendrez la faisabilité de l'appareil actif et l'intégration SMD. Pendant que vous y êtes, vous devez faire attention à la conception de votre trace.

2. Commencez à fabriquer le substrat à double couche avant d'ajouter le revêtement de pâte à souder si vous travaillez avec un circuit imprimé à double couche.

3. Passez à la soudure à la vague et à l'assemblage du circuit intégré avant les empilements intermédiaires et le remplissage de l'isolant. Enfin, effectuez une presse à chaud sur l'empilement de la couche supérieure.

L'assemblage de composants dans une cavité est là où les choses deviennent délicates. Et c'est parce que vous pouvez rencontrer des problèmes qui peuvent causer un vide de soudure élevé. Cependant, vous pouvez utiliser le flux de travail suivant pour éviter de tels problèmes, en particulier lors des techniques d'impression par soudure ou de soudure à la vague sous vide :

Processus de flux de travail

Facteurs qui influencent la conception de circuits imprimés intégrés

Vous devez prendre en compte plusieurs facteurs avant de créer un système d'intégration. Ils incluent :

Taille du PCB

Petite et grande taille de PCB

Le PCB est un facteur dominant qui influence la structure de vos conceptions. La taille que vous choisissez doit correspondre aux composants que vous souhaitez utiliser. De plus, sélectionner la bonne taille permettrait des placements corrects et éviterait la surchauffe.

Gestion thermique

Si vous travaillez avec des applications à courant élevé, il y aura des problèmes de surchauffe. Mais vous pouvez augmenter la dissipation thermique de votre carte en augmentant l'épaisseur des traces ou en créant des plans de cuivre.

Placement des composants

Carte avec des composants bien placés

Chaque conception de PCB nécessite certaines règles de placement des composants. Ainsi, pour les PCB intégrés, il est préférable d'éviter de placer des composants plus lourds près du bord. Au lieu de cela, ces composants doivent se trouver sur les côtés du circuit imprimé.

De plus, vous ne devez pas regrouper les périphériques d'alimentation dans une zone. Au lieu de cela, répartissez-les uniformément sur votre carte pour obtenir une meilleure dissipation thermique.

Avantages d'un PCB intégré

Voici quelques avantages dont vous pouvez profiter avec un PCB intégré :

Dissipation thermique améliorée

Les systèmes intégrés ont d'excellentes capacités de dissipation de la chaleur et peuvent prévenir les problèmes de surchauffe.

C'est bon marché

Les PCB intégrés sont rentables. Et c'est parce que l'appareil a une conception compacte à puce unique.

Paramètres de conception stricts

Les PCB embarqués ont des paramètres prédéfinis. Cependant, vous pouvez faire quelques ajustements et ajustements pour s'adapter à votre conception. Mais vous ne pouvez le faire que sous la forme d'extensions et d'ajouts.

Défis de la conception de systèmes embarqués

Vous devez porter une attention particulière à chaque étape de conception d'un système embarqué. Sinon, vous serez confronté à des défis. Bien que vous puissiez rapidement corriger vos conceptions avant la fabrication, tout défaut ultérieur peut entraîner des retouches coûteuses.

Voici quelques défis auxquels vous pourriez être confronté avec un système embarqué :

• Aucun espace de surface pour les autres composants
• Défis liés aux tests matériels
• Défis liés à l'empaquetage et à l'intégration
• Émission EMI
• Surchauffe
• Consommation d'énergie élevée
• Impossibilité de maintenir la validité

Arrondir

PCB embarqué

Les circuits imprimés intégrés sont si polyvalents que vous pouvez les utiliser dans diverses applications. Par exemple, vous pouvez les utiliser dans les applications militaires, électroniques grand public et même aérospatiales.

Ces cartes offrent sans aucun doute des fonctionnalités incroyables qui les rendent capables de fournir des performances et une densité élevées, malgré leur taille miniature.

De plus, il comporte des composants intégrés qui permettent d'économiser de l'espace en surface pour des conceptions et des systèmes plus complexes.

Bien qu'il existe certains défis, vous pouvez facilement les éviter en concevant soigneusement votre PCB et en vous assurant que tout est correct avant de l'envoyer pour fabrication.

N'hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez fabriquer un PCB embarqué. Nous serons heureux de vous offrir le meilleur service PCB.