PCBs Embebidos: Potenciando Sistemas Compactos y Confiables para Wearables Modernos

Hay aumento constante en ventas sistemas embebidos debido a alta demanda de circuitos wearables más pequeños. Además, sistemas embebidos ayudan a crear aplicaciones más complejas que PCBs estándar no manejan. ¿Qué puede manejar potencia de sistema embebido? ¡Simple! Un PCB Embebido. Estas placas usan componentes embebidos que reducen posibilidades de perder integridad señal.

Pero no es todo. Hay muchas otras cosas que aprender sobre sistemas embebidos y su funcionamiento.

Sigue leyendo para aprender más sobre PCB embebido y desafíos que afectan sistemas embebidos.

¿Qué son Componentes Embebidos?

PCB Embebido con Componentes

Antes de saltar a componentes embebidos, repasemos concepto sistemas embebidos. Idea principal: reducir tamaño placas circuito manteniendo alta integridad y rendimiento.

Además, PCBs embebidos son placas con componentes enterrados en sus capas. Estos componentes mejoran rendimiento sistemas embebidos.

Muchas formas de usar componentes embebidos. La forma influye en proceso fabricación. Inicialmente, fabricación PCB y colocación componentes eran conceptos separados que fabricantes manejaban por separado.

Ahora, procesos no son tan distintos. Puedes diseñar y fabricar placas con componentes embebidos. Dos formas de añadir componentes embebidos:

• Crear cavidades abiertas para colocar componentes embebidos. Componentes permanecen visibles en producto final.
• Embeber componentes en capa interna. Circuitos permanecen ocultos.

Veamos tipos componentes embebidos.

Nota: Componentes embebidos suelen tener dos categorías: dispositivos activos y pasivos.

Resistencias Embebidas

Dispositivos pasivos que mejoran rendimiento electrónico. Mueven dispositivos individuales de superficie PCB. Proporcionan más espacio superficie para otros componentes.

Sin embargo, resistencias embebidas deben tener tolerancia y ratings potencia específicos. De lo contrario, se queman o fallan. Además, no necesitan uniones soldadura ni vias SMT, aumentando fiabilidad PCB y enrutamiento señal.

Inductor Embebido

Componente que almacena y suministra energía equilibrando flujo corriente circuito. Inductor estándar es complejo de fabricar, embeberlos ahorra espacio superficie PCB.

Capacitor Embebido

Diferentes porque usan laminados cobrizos. Estos eliminan necesidad añadir capacitores desacoplo en PCB.

Capacitores embebidos son materiales dieléctricos delgados entre dos capas cobre. Actúan como capacitores desacoplo por su alta densidad capacitiva.

Cómo Diseñar Ensamblaje PCB para Sistema Embebido

Ensamblaje PCB

Diseñar PCBs para sistemas embebidos puede ser complicado. Consejos para buen diseño PCB embebido:

Define Requisitos

Pregunta principal: ¿qué quieres lograr con tu PCB? Sabrás requisitos necesarios.

Crucial considerar cómo PCB interactuará con otras áreas sistema embebido y su tamaño. Estos factores influyen complejidad PCB durante ensamblaje.

Construye Esquemático

Esquemático PCB

Tras establecer requisitos, tradúcelos a especificaciones para esquemático. Construir esquemático incluye elegir microcontrolador adecuado y otros componentes. Luego crea diagrama mostrando dónde colocarlos fabricantes.

Microcontroladores cruciales para sistemas embebidos. Considera factores antes de elegir: periféricos y velocidad procesamiento.

Elegir Software Automatización Diseño Correcto

Software Automatización Diseño

Necesitas software automatización diseño adecuado para colocar info esquemático. Software combina todo en archivo CAD para instruir proceso ensamblaje PCB.

Seleccionar Método Fabricación

Requisitos definidos determinarán método fabricación PCB. Otros factores: plazo y presupuesto.

Determinar Tipo Prueba

Finalmente, selecciona prueba para PCB. Crucial para proceso ensamblaje ya que asegura diseños estándar.

Fabricantes deben probar funcionalidad diseño antes de aprobar.

Nota: Puedes elegir diferentes pruebas para asegurar diseños cumplen requisitos estándar.

Proceso Ensamblaje para PCBs Impresos con Componentes Embebidos

PCB Ensamblado

Usar tecnología embebida para componentes implica montaje. Dos tipos: Through-hole y Solder pad mounting. Veamos:

Montaje Through-Hole

Dos procesos: Bare mounting y chip mounting. Bare mounting usa adhesivo conductor u opción plated through-hole. Chip mounting ofrece opciones similares.

Montaje Solder Pad

Como through-hole, solder pad involucra bare y chip mounting. Pero similitud termina ahí. Método bare en solder pad usa procesos flip-flop o wire mounting.

Debes elegir proceso antes de embeber componentes en PCB. Chip mounting adopta resina conductiva u opción soldadura ola.

Procedimiento Ensamblaje Componentes Embebidos en PCB

Elegir proceso die bonding crucial al embeber componentes bare die. También aplicas otros métodos como ultrasonic wave bonding y ESC (Epoxy Encapsulated Solder Connection) si componentes son mold packages, PDs o WLCSP.

Si usas AD mounting, mejor usar soldadura con resina conductiva u onda soldadura. Procedimiento ensamblaje componentes con pads incluye:

1. Conocer diferentes procedimientos diseño y tecnología antes de embeber. Obtendrás factibilidad dispositivo activo y embebido SMD. Presta atención a diseño trazas.
2. Fabricar sustrato doble capa antes de añadir recubrimiento pasta soldadura si trabajas PCB doble capa.
3. Pasar a soldadura ola y ensamblaje IC antes mid-stack-ups y relleno aislamiento. Finalmente, hot press en top layer stack-up.

Ensamblar componentes en cavidad es donde se complica. Puedes enfrentar problemas causando alta porosidad soldadura. Pero puedes usar siguiente workflow para evitar problemas, especialmente durante impresión soldadura o técnicas soldadura ola al vacío:

Proceso Workflow

Factores Influyen Diseño PCB Embebido

Factores a considerar antes construir sistema embebido:

Tamaño PCB

Tamaño PCB Pequeño y Grande

Factor dominante que influye estructura diseños. Tamaño elegido debe coincidir con componentes a usar. Tamaño adecuado permite colocaciones correctas y evita sobrecalentamiento.

Gestión Térmica

Si trabajas aplicaciones alta corriente, habrá sobrecalentamiento. Puedes aumentar disipación térmica aumentando espesor trazas o creando planos cobre.

Colocación Componentes

Placa con Componentes Bien Colocados

Todo diseño PCB requiere reglas colocación componentes. Para PCBs embebidos, evita colocar componentes pesados cerca borde. Deben estar en laterales PCB.

No agrupes dispositivos potencia en una zona. Distribúyelos uniformemente para mejor disipación térmica.

Ventajas PCB Embebido

Beneficios:

Disipación Calor Mejorada

Sistemas embebidos tienen excelentes capacidades disipación calor y previenen problemas sobrecalentamiento.

Es Económico

PCBs embebidos son rentables. Porque dispositivo tiene diseño compacto single-chip.

Parámetros Diseño Estrictos

PCBs embebidos tienen parámetros predefinidos. Puedes hacer ajustes para adaptar diseño. Solo en forma extensiones y adiciones.

Desafíos Diseño Sistema Embebido

Debes prestar atención a cada etapa diseño sistema embebido. De lo contrario, enfrentarás desafíos. Puedes corregir diseños antes fabricación, pero defectos después resultan en costosos retrabajos.

Desafíos posibles:

• Sin espacio superficie para otros componentes
• Desafíos prueba hardware
• Desafíos empaquetado e integración
• Emisión EMI
• Sobrecalentamiento
• Alto consumo energía
• Incapacidad mantener validez

Resumen

PCB Embebido

PCBs embebidos son tan versátiles que usables en varias aplicaciones: militar, electrónica consumo, aeroespacial.

Ofrecen características increíbles capaces de alto rendimiento y densidad, pese a tamaño miniatura.

Componentes embebidos ahorran espacio superficie para diseños y sistemas más complejos.

Aunque hay desafíos, evítalos diseñando cuidadosamente PCB y verificando todo antes de enviar a fabricación.

Contáctanos si quieres fabricar PCB embebido. Ofreceremos mejor servicio PCB.