Fortschrittliche Technologien

Die kompakten Elektronikprodukte von heute werden in kompakten und ungewöhnlich geformten Gehäusen ausgeliefert. Sie sind häufig batteriebetrieben, leicht und tragbar und erfordern niedrigere Signalspannungen sowie einen geringeren Stromverbrauch. Diese kompakten Designs nutzen zudem modernste Bauteiltechnologien mit hohen Schaltgeschwindigkeiten. Diese sind so hoch, dass die Leiterbahnen nicht mehr nur einfache Kupferverbindungen sind, die Strom führen und an denen eine Spannung anliegt. Vielmehr bilden sie ein Netzwerk aus Übertragungsleitungen – wodurch das Routing selbst zu einer anspruchsvollen technischen Analyse- und Entwurfsaufgabe wird.

All dies bringt zahlreiche neue Herausforderungen für die Entwurfs- und Umsetzungsphase der Elektronikproduktentwicklung mit sich. Zur Unterstützung wurden verschiedene Designtechnologien entwickelt, von denen viele in Altium Designer verfügbar sind.

Drahtbonden

Das Hauptziel des Drahtbondens besteht darin, eine sichere und niederohmige elektrische Verbindung zwischen einem Halbleiterchip und seinem Gehäuse oder zwischen verschiedenen Chips innerhalb eines Mehrchipmoduls herzustellen. Dabei wird ein feiner Draht, üblicherweise aus Gold, Aluminium oder Kupfer, vom Bondpad auf dem Chip zu einem entsprechenden Pad auf dem Gehäusesubstrat oder einem anderen Chip gebondet.

Beim Drahtbonden werden Strom und Signale zwischen Substraten und Chips übertragen. Es ist die grundlegende Technologie, bei der durch das Mikroverschweißen feinster Drähte eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (Pads) des Chips und dem Chipträger oder Substrat hergestellt wird. Sie gilt allgemein als die kostengünstigste und flexibelste Verbindungstechnologie und wird bei der Montage der meisten Halbleitergehäuse eingesetzt.

Altium Designer unterstützt den Entwurf von Hybridleiterplatten mit Chip-on-Board-Technologie (CoB) unter Verwendung von Drahtbonden.

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Layout und Routing direkt auf einem 3D-Substrat

Die 3D-MID-Technologie kombiniert elektrische Schaltungen mit dreidimensionalen mechanischen Bauteilen. Diese Verbindung von Funktionen eröffnet vielfältige Möglichkeiten in einem breiten Spektrum von Anwendungsbereichen.

Bisher waren Entwickler von 3D-MIDs mangels geeigneter ECAD-Werkzeuge meist auf MCAD-Software angewiesen. Diese Arbeitsweise bringt zahlreiche Probleme mit sich, insbesondere die fehlende elektrische Intelligenz zur Steuerung des Schaltungslayouts sowie die Schwierigkeiten beim Projizieren manuell gezeichneter 2D-Skizzen auf 3D-Oberflächen.

Mit der neuen 3D-Routing-Technologie können Sie standardmäßige oberflächenmontierbare Bauteile auf einem 3D-Körper platzieren und Leiterbahnen entlang seiner Oberfläche verlegen, um das Layout fertigzustellen.

Das fertige Design kann anschließend in dem Dateiformat exportiert werden, das für das Fertigungsverfahren der Laser-Direktstrukturierung (LDS) erforderlich ist.

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Gedruckte Elektronik

Eine spannende Weiterentwicklung beim Entwurf und bei der Entwicklung elektronischer Produkte ist die Möglichkeit, elektronische Schaltungen direkt auf ein Substrat zu drucken – beispielsweise auf ein Kunststoffformteil, das Bestandteil des Produkts wird.

Gedruckte Elektronik wird zu einer Schlüsseltechnologie, die die Integration von Elektronik in neue Märkte ermöglicht. Sie erlaubt eine enge Verbindung zwischen Schaltung und Produkt. Von einem flexiblen Sensor, der direkt am Körper angebracht wird, bis hin zu einem fingerspitzenförmigen Formteil mit mehreren Sensoren, mit dem eine Roboterhand einen weichen Kunststoffbecher halten kann, während Flüssigkeit hineingegossen wird: Gedruckte Elektronik ermöglicht die Entwicklung innovativer neuer Lösungen in zahlreichen Marktsegmenten. 

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Entwerfen mit eingebetteten Bauteilen

Die stetig steigende Nachfrage nach kleineren und stärker integrierten Elektronikprodukten treibt zusammen mit den höheren Signalfrequenzen in diesen Geräten die kontinuierliche Forschung nach besseren Verfahren zur Fertigung und Bestückung von Schaltungen voran.

Ein Verfahren, das sowohl eine höhere Packungsdichte als auch eine bessere Eignung für höhere Signalfrequenzen bietet, ist das Einbetten von Bauteilen in die Lagen der Schaltungsstruktur. Werden beispielsweise diskrete Bauteile direkt unter einer integrierten Schaltung eingebettet, kann dies kürzere Signalwege, geringere Widerstände und parasitäre Induktivitäten und damit weniger Rauschen und elektromagnetische Störungen (EMI) sowie eine verbesserte Signalintegrität bewirken. Diese Verbesserungen ermöglichen kleinere und zuverlässigere Produkte, die schnellere Signale und höhere Bandbreiten unterstützen. In Verbindung mit den kontinuierlichen Fortschritten bei Fertigungsverfahren und -technologien können sie außerdem die Produktgröße sowie die Kosten für Fertigung und Leiterplattenbestückung reduzieren.

Das Einbetten von Bauteilen stellt eine Reihe besonderer Anforderungen an jede Phase des Prozesses: vom Entwurf über die Fertigung und Bestückung bis hin zur Prüfung und Wartung des fertigen Produkts.

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Entwerfen mit berührungsempfindlichen Bedienelementen

Berührungsempfindliche Elektronik gehört zu den modernsten Technologien. Da die Benutzeroberfläche für den Erfolg Ihres Produkts immer wichtiger wird, gelten übersichtliche und moderne Bedienelemente heute als unverzichtbar.

Die Integration eines Berührungssensors in Ihr Elektronikprodukt beginnt bereits in der frühen Entwurfsphase und erstreckt sich bis in den Leiterplattenentwurf. Die Unterstützung für Berührungssensoren in Altium Designer ermöglicht es Ihnen, diese Sensoren einfach in Ihren Design-Workflow einzubinden.

Die Unterstützung für berührungsempfindliche Bedienelemente in Altium Designer umfasst:

• Konfigurierbare Bibliotheken für Berührungssensoren, mit denen Sie die Bedienelemente und Parameter Ihres Geräts von Anfang an festlegen können.
• Automatische Generierung der komplexen Anschlussflächenmuster und Footprints, die für Berührungssensoren erforderlich sind.
• Modellierung und Überprüfung Ihrer Designs in nativem 3D, um die korrekte Ausrichtung und Passform sicherzustellen.
• Atmel® QTouch®- und QMatrix®-Bibliotheken; Cypress® Capsense®-Bibliotheken; & Microchip® mTouch®-Bibliotheken

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