Основные рекомендации по проектированию печатных плат для современных смартфонов

На данный момент смартфоны стали таким обязательным электронным изделием, что более одной трети ежедневных коммуникаций и активностей выполняется через смартфоны, их стоимость быстро растет каждый год. Оценивается, что мобильные телефоны с функцией голосовой связи будут сокращены на 23,5% к 2020 году. Напротив, смартфоны всех уровней сохранят тренд роста 8,0% к 2020 году, включая низкозатратные и малофункциональные смартфоны, средние и высококлассные смартфоны.

Помимо обычных функций вроде голосовой связи и электронной почты, современные смартфоны должны соответствовать функциям, эквивалентным ПК: просмотр веб-страниц, онлайн-коммуникация и сервисы, социальные медиа и т.д. Кроме того, новейшая операционная система позволяет пользователям легко загружать окна с особыми функциями и само-настраиваемое мультимедийное ПО, а смартфоны сегодня даже способны соединяться с умными часами, ПК, бытовыми приборами и бортовой аппаратурой для удовлетворения большего числа потребностей людей. Что касается внешнего вида и размеров, смартфоны будут развиваться в сторону больших экранов, но тонкости. В будущем смартфоны толщиной менее 8 мм станут мейнстримом. Мониторы переходят к высокой четкости (HD) и большим экранам. Оснащенная камера будет обновлена с 16 до 20 мегапикселей. Помимо ожидаемых модификаций, другие специфические изменения смартфонов суммированы в таблице ниже.

Требования к печатным платам смартфонов

На основе функций и трендов развития будущих смартфонов, высокомногослойные печатные платы должны применяться как материнская плата, а низкомногослойные — как дополнительные дочерние платы. Когда речь идет о производстве материнских плат, обычно выбираются 10-слойные build-up multilayer (BUM) печатные платы. Благодаря интеграции функций, обусловленной упаковкой полупроводников (SiP), крайне вероятно, что число слоев останется неизменным или даже снизится. Поскольку 2015 год увидел применение 64-битных процессоров и шаг выводов ИС сократился с 0,4 мм до 0,35 мм, число слоев материнской платы возможно увеличится до 12 и более на данный момент. Тренд развития структуры платы и распределения в смартфонах суммирован в следующей таблице.

Технологическое проектирование печатных плат настолько важно, что играет ключевую роль в эффективном производстве печатных плат с низкой стоимостью. Новое поколение технологии поверхностного монтажа (SMT) требует, чтобы проектировщики учитывали производственные вопросы с самого начала из-за их сложности, поскольку малейшая модификация файлов проектирования неизбежно приведет к задержке производственного времени и увеличению затрат на разработку. Даже изменение позиции контактной площадки требует повторной трассировки и переизготовления трафарета паяльной пасты. Ситуация становится сложнее для аналоговых схем, стремящихся к одновременному перепроектированию и перетестированию. Тем не менее, если проблемы остаются нерешенными, в серийном производстве в конечном счете будет вызвано больше убытков. Следовательно, проектировщики должны уделять полное внимание технологическим вопросам с самого начала. Одно простое правило: чем раньше решаются технологические вопросы, тем более выгодно для производителей.

Элементы, которые должны учитываться в технологическом проектировании печатных плат смартфонов, включают:
• Линии передачи, позиционирующие отверстия и fiducial marks, совместимые с автоматическим производством и сборкой;
• Панели, связанные с производственной эффективностью;
• Материал печатной платы, метод PCBA, распределение компонентов и тип упаковки, дизайн контактных площадок и дизайн паяльной маски, связанные с процентом качественной пайки;
• Расстояние между компонентами и дизайн тестовых площадок, связанные с инспекцией, переработкой и тестированием;
• Шелкография или коррозионные символы, связанные со сборкой, отладкой и проводкой.

Требования к проектированию печатных плат смартфонов

а. Ламинированная многослойная печатная плата

Технология изготовления ламинированных многослойных печатных плат — это тип технологии изготовления многослойных печатных плат, который в настоящее время широко применяется. При применении технологии ламинированных многослойных печатных плат субтрактивный процесс применяется для изготовления проводного слоя. Межсоединение между слоями достигается через стадии ламинирования, механического сверления, безэлектролитической меди и гальванической меди. В конце идут паяльная маска, паяное покрытие и шелкография для завершения платы.

b. Технология BUM (Build-Up Multilayer)

На изоляционном основании или традиционной двухслойной или многослойной плате покрытый изоляционный диэлектрик применяется для формирования проводников и переходных отверстий через химическую и гальваническую медь. Процесс повторяется снова и снова, пока наконец не будет изготовлена многослойная печатная плата с требуемым числом слоев. Оптимальная особенность BUM печатной платы в том, что слой подложки настолько тонок, ширина трассы и зазор настолько малы, а диаметр виа настолько мал, что она обладает такой высокой плотностью. Таким образом, она может применяться в IC-уровне высокоплотной упаковке.

c. Fiducial marks (Ориентировочные метки)

Как общепринятое правило, каждая сторона дочерней платы в смартфонах должна иметь не менее 2 fiducial marks. Когда пространство фактически ограничено, они могут быть гибко расположены. Их следует проектировать как круглый рисунок диаметром 1 мм (40 мил). С контрастом между цветом материала и окружающей средой, зона паяльной маски должна быть оставлена на 1 мм (40 мил) больше fiducial marks, и никакие символы не допускаются. Когда недвижимость настолько ограничена, размер зоны паяльной маски может быть расширен до 0,5 мм шире, но контактные площадки того же цвета не должны проектироваться в радиусе 3 мм.

Кроме того, fiducial marks на одной плате должны иметь одинаковый внутренний фон, то есть они должны сохранять совместимость в медном напылении. Одиночная fiducial mark без трассировки вокруг должна быть спроектирована как защитный круг с внутренним диаметром 3 мм и шириной круга 1 мм. Более того, координатные фигуры должны быть представлены fiducial marks, которые не должны считаться знаком после проектирования печатной платы.

d. Дизайн панели (Panel Design)

• Метод панели с двусторонним V-гравированием (v-groove) хорошо работает для квадратных печатных плат с атрибутами аккуратных краев после разделения и низкой стоимостью производства. Следовательно, он предлагается в первую очередь. Обычно применяется угол 30 градусов с толщиной одной четверти или трети толщины платы. Однако этот метод не подходит для печатных плат с ИС в корпусах BGA или QFN.
• Удлиненное отверстие (long-slot hole) плюс круглое отверстие должны применяться в материнских платах с более чем 4 слоями, в то время как другие дочерние платы, такие как плата кнопок, плата LCD, плата SIM-карты и плата TF-карты, должны выбирать метод панели на основе формы и рисунка печатных плат. Предлагается, что удлиненное отверстие плюс круглое отверстие должны применяться к дуговым или неправильным формам. Наша статья «Удивительный секрет проектирования комбинированного метода панелей печатных плат» расскажет больше о комбинированных методах панели.

Как незаменимые устройства людей, смартфоны развиваются в сторону интеллектуализации, миниатюризации и многофункциональности, тем самым требуя более высоких требований к печатным платам, соответствующим всем функциям электронных устройств. Если вам нужен надежный партнер по производству печатных плат для изготовления ваших печатных плат смартфонов, PCBCart может помочь. Мы предоставляем качественные полные сервисы производства печатных плат для компаний из области телекоммуникаций уже 10 лет. Наш опыт и эксперты позволяют вам получить лучшие печатные платы по стоимостно-эффективной цене.

Требуется сервис производства и сборки голых печатных плат для телекоммуникационных устройств? Получите цену вашей печатной платы, используя нашу систему расчета стоимости печатных плат, это супер просто и полностью БЕСПЛАТНО! Если у вас есть вопросы о том, как PCBCart производит печатные платы смартфонов или электронные платы для других телекоммуникационных применений? Свяжитесь с нашими экспертами в любое время!

Полезные ресурсы:
• Как проектировать высококачественные печатные платы
• Ключевые правила проектирования печатных плат, которые вы должны знать
• Часто встречающиеся проблемы проектирования печатных плат
• Возможные проблемы и решения в процессе проектирования печатных плат
• Полнофункциональный сервис производства печатных плат от PCBCart — множество ценных опций
• Продвинутый сервис сборки печатных плат от PCBCart — от 1 штуки