Tecnologie avanzate

I prodotti elettronici compatti di oggi sono racchiusi in involucri dalle dimensioni ridotte e dalle forme insolite. Spesso alimentati a batteria, sono leggeri e portatili e richiedono tensioni di segnale e consumi energetici inferiori. Questi progetti compatti utilizzano inoltre le più recenti tecnologie dei dispositivi, con velocità di commutazione così elevate che le piste non possono più essere considerate semplici percorsi in rame che trasportano corrente e presentano una tensione: sono ormai un insieme di linee di trasmissione, che rende lo sbroglio una vera e propria sfida di analisi e progettazione ingegneristica.

Tutto questo introduce numerose nuove sfide nelle fasi di progettazione e realizzazione dei prodotti elettronici. Per affrontarle sono emerse diverse tecnologie di progettazione, molte delle quali sono disponibili in Altium Designer.

Wire bonding

L'obiettivo principale del wire bonding è stabilire un collegamento elettrico sicuro e a bassa resistenza tra un chip semiconduttore e il suo package, oppure tra chip diversi all'interno di un modulo multichip. Questo processo prevede la saldatura di un filo sottile, generalmente in oro, alluminio o rame, dalla piazzola di collegamento sul chip a una piazzola corrispondente sul substrato del package o su un altro chip.

Il wire bonding trasmette alimentazione e segnali tra substrati e chip. È la tecnologia di base con cui si realizza un collegamento elettrico tra le superfici di contatto del chip (piazzole) e il supporto del chip o il substrato, mediante la microsaldatura di microfili. È generalmente considerata la tecnologia di interconnessione più conveniente e flessibile e viene utilizzata per assemblare la maggior parte dei package dei semiconduttori.

Altium Designer supporta la progettazione di schede ibride con tecnologia chip-on-board (CoB) mediante wire bonding.

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Layout e sbroglio direttamente su un substrato 3D

La tecnologia 3D-MID combina circuiti elettrici con parti meccaniche tridimensionali. Questa fusione di funzionalità apre un mondo di possibilità in una vasta gamma di ambiti applicativi.

Storicamente, i progettisti di 3D-MID sono stati generalmente costretti a utilizzare software MCAD a causa della mancanza di strumenti ECAD adeguati. Questo modo di lavorare presenta numerosi problemi intrinseci, tra cui l'assenza di funzionalità elettriche intelligenti che guidino il layout del circuito e le difficoltà associate alla proiezione di schizzi 2D disegnati manualmente su superfici 3D.

La nuova tecnologia di sbroglio 3D consente di posizionare componenti standard a montaggio superficiale su una forma 3D e di tracciare le piste lungo la sua superficie per completare il layout.

Il progetto completato può quindi essere esportato nel formato di file richiesto dal processo di produzione Laser Direct Structuring (LDS).

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Elettronica stampata

Un'interessante evoluzione nella progettazione e nello sviluppo dei prodotti elettronici è la possibilità di stampare il circuito elettronico direttamente su un substrato, ad esempio un elemento stampato in plastica che diventa parte del prodotto.

L'elettronica stampata diventerà una tecnologia fondamentale, consentendo l'integrazione dell'elettronica in nuovi mercati. Permette infatti un'integrazione stretta tra il circuito e il prodotto. Da un sensore flessibile che si applica direttamente al corpo a un elemento stampato multisensore a forma di polpastrello, che consente a una mano robotica di tenere un bicchiere di plastica morbida mentre vi viene versato del liquido, l'elettronica stampata permetterà di sviluppare nuove soluzioni innovative in molti segmenti di mercato. 

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Progettazione con componenti incorporati

La domanda sempre crescente di prodotti elettronici più piccoli e integrati, unita alle frequenze più elevate dei segnali al loro interno, alimenta la continua ricerca di metodi migliori per fabbricare e assemblare un circuito.

Una tecnica che offre sia una maggiore densità sia un migliore supporto per frequenze di segnale più elevate consiste nell'incorporare i componenti negli strati della struttura del circuito. Ad esempio, incorporare componenti discreti direttamente sotto un circuito integrato può consentire di ottenere percorsi dei segnali più corti, una riduzione della resistenza e dell'induttanza parassita, con conseguente diminuzione del rumore e delle interferenze elettromagnetiche (EMI), e una migliore integrità dei segnali del circuito. Questi miglioramenti permettono di realizzare prodotti più piccoli e affidabili, in grado di supportare segnali più veloci e larghezze di banda maggiori. Insieme ai continui progressi nei processi e nelle tecnologie di fabbricazione, possono inoltre portare a una riduzione delle dimensioni del prodotto e dei costi di fabbricazione e assemblaggio della scheda.

L'integrazione dei componenti negli strati impone una serie di requisiti particolari in ogni fase del processo: dalla progettazione alla fabbricazione, dall'assemblaggio al collaudo e alla manutenzione del prodotto finito.

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Progettazione con controlli touch

L'elettronica sensibile al tocco è all'avanguardia della tecnologia. Poiché l'interfaccia utente assume un'importanza sempre maggiore per il successo del prodotto, comandi essenziali e moderni sono ormai considerati indispensabili.

L'aggiunta di un sensore touch a un prodotto elettronico è un processo che inizia fin dalle prime fasi della progettazione e prosegue nella progettazione della scheda. Il supporto per i sensori touch di Altium Designer consente di integrarli facilmente nel flusso di lavoro di progettazione.

Il supporto per i controlli touch di Altium Designer include:

• Librerie di sensori touch configurabili che consentono di impostare fin dall'inizio i controlli e i parametri del dispositivo.
• Generazione automatica delle complesse geometrie delle piazzole e dei footprint necessari per i sensori touch.
• Modellazione e verifica dei progetti in 3D nativo per assicurarsi che siano allineati e si adattino correttamente.
• Librerie Atmel® QTouch® e QMatrix®; librerie Cypress® Capsense®; e librerie Microchip® mTouch®

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