Embedded Components

Auch kleine Designteams können eingebettete Komponenten erfolgreich nutzen

| Autor / Redakteur: Max Clemons * / Gerd Kucera

Jetzt kommt das EDA-Tool ins Spiel

Der traditionelle Arbeitsablauf ist häufig durch diskrete Fertigungsschritte gekennzeichnet. Die Rohplatine wird zunächst komplett fertig gestellt, bevor mit automatischen Maschinen die Bestückung mit Bauelementen erfolgt.

Dieser Ablauf ändert sich mit dem Einbetten von Bauelementen. Die einzelnen Schritte sind jetzt nicht mehr vollständig getrennt, da die Bestückung mit Bauelementen schon während der PCB-Fertigung erforderlich ist. Hieraus resultieren neue Herausforderungen sowohl für die Leiterplattenindustrie als auch für die Hersteller der Produktionsanlagen. In das Substrat einzubettende Bauelemente werden in einen Hohlraum platziert, während oder nachdem das PCB-Substrat vollständig ausgeformt wird. Kann das Bauelement auch nach Fertigstellung des PCB platziert werden, ist die betreffende Kavität in der Regel zur Oberfläche hin offen. Ist das Bauelement stattdessen in ein Multilayer-Board eingekapselt, muss die Bestückung durch den PCB-Hersteller erfolgen. Hieraus wiederum resultiert eine neue Marktchance für die Hersteller von SMT-Bestückungsmaschinen.

Diese Hersteller wiederum müssen die Anforderungen berücksichtigen, die sich aus der Platzierung eingebetteter Bauelemente ergeben. Die Kavitäten weisen nämlich häufig sehr knappe Toleranzen von möglicherweise nur 20 µm auf, sodass höhere Anforderungen an die Bestückungsgenauigkeit gestellt werden. Während der Selbstausrichtungs-Effekt der Lötpaste gewisse Ungenauigkeiten ausgleichen kann, kommt dieser Effekt bei eingebetteten Bauelementen nicht zum Tragen.

Darüber hinaus muss die bei der Bestückung von Bauelementen aufgewendete Kraft genauer kontrolliert werden. Während der Bestückung entstandene Schäden an oberflächenmontierbaren Bauelementen lassen sich durch visuelle Inspektion erkennen. Eingebettete Bauelemente aber sind in der Regel nicht sichtbar, sodass etwaige Brüche eine komplette Leiterplatte unbrauchbar machen können. Thermische Einflüsse, beispielsweise durch die Reflow-Lötung oberflächenmontierter Bauelemente, können die Integrität eingebetteter Bauelemente ebenfalls beeinträchtigen.

Die Hersteller der Produktionsanlagen sind nunmehr vollständig in die Standards und bewährten Methoden involviert, um zu gewährleisten, dass eingebettete Bauelemente der Industrie auch weiterhin in funktionaler sowie kommerzieller Hinsicht dienlich sind.

Die Elektronikindustrie hat das Konzept der eingebetteten aktiven Bauelemente mittlerweile so erfolgreich eingeführt, dass es zu einer echten Mainstream-Technik wird. Vorreiter waren Großserien-Hersteller von Konsumgeräten, bei denen es auf jeden Quadratmillimeter Leiterplattenfläche ankommt. In letzter Zeit hat sich allerdings auch die Unterstützung für kleinere Designteams verbessert, sodass jetzt OEMs jeglicher Größe von den Vorteilen eingebetteter Bauelemente profitieren können.

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