Zaawansowane technologie

Dzisiejsze kompaktowe produkty elektroniczne są dostarczane w niewielkich i nietypowo ukształtowanych obudowach. Często zasilane bateryjnie, są lekkie i przenośne, co wymaga niższych napięć sygnałowych i mniejszego poboru mocy. Te kompaktowe konstrukcje wykorzystują też najnowsze technologie układów o bardzo szybkich czasach przełączania — tak szybkich, że prowadzenie ścieżek przestaje być zbiorem prostych miedzianych połączeń przenoszących prąd i „wyrażających” napięcie; teraz połączenia stają się układem linii transmisyjnych, co zamienia proces trasowania w samodzielne wyzwanie z zakresu analizy inżynierskiej i projektowania.

Wszystko to przynosi wiele nowych wyzwań na etapie projektowania i wdrożenia w rozwoju produktu elektronicznego. Pojawiły się różne technologie projektowe, które mają w tym pomóc — wiele z nich jest dostępnych w Altium Designer.

Wire Bonding

Głównym celem wire bondingu jest ustanowienie pewnego, niskorezystancyjnego połączenia elektrycznego między chipem półprzewodnikowym a jego obudową lub między różnymi chipami w module wieloukładowym. Proces ten polega na zgrzewaniu cienkiego drutu, zwykle wykonanego ze złota, aluminium lub miedzi, od pola kontaktowego (bond pad) na chipie do odpowiadającego mu pola na podłożu obudowy lub na innym chipie.

Wire bonding przenosi zasilanie i sygnały między podłożami a chipami. Jest to podstawowa technologia, w której połączenie elektryczne między powierzchniami kontaktowymi chipa (padami) a nośnikiem chipa lub podłożem jest realizowane poprzez mikrospawanie mikrodrutów. Jest ona powszechnie uznawana za najbardziej opłacalną i elastyczną technologię połączeń i jest stosowana do montażu większości obudów półprzewodnikowych.

Altium Designer wspiera projektowanie płytek hybrydowych z technologią chip-on-board (CoB) z wykorzystaniem Wire Bonding.

► Dowiedz się więcej o Wire Bonding

Bezpośrednie rozmieszczanie i trasowanie na podłożu 3D

Technologia 3D-MID łączy obwody elektryczne z trójwymiarowymi elementami mechanicznymi. To połączenie funkcjonalności otwiera świat możliwości w bardzo szerokim zakresie zastosowań.

Historycznie projektanci 3D-MID byli zazwyczaj ograniczeni do pakietów MCAD z powodu braku odpowiednich narzędzi ECAD. Taki sposób pracy wiąże się z wieloma problemami — nie tylko z brakiem „inteligencji” elektrycznej, która mogłaby sterować układem obwodu, ale też z trudnościami związanymi z rzutowaniem ręcznie rysowanych szkiców 2D na powierzchnie 3D.

Nowa technologia trasowania 3D pozwala umieszczać standardowe elementy montażu powierzchniowego na kształcie 3D i prowadzić ścieżki wzdłuż jego powierzchni, aby ukończyć projekt.

Ukończony projekt można następnie wyeksportować w formacie pliku wymaganym przez proces wytwarzania Laser Direct Structuring (LDS).

► Dowiedz się więcej o Bezpośrednie rozmieszczanie i trasowanie na podłożu 3D

Elektronika drukowana

Ekscytującą ewolucją w projektowaniu i rozwoju produktów elektronicznych jest możliwość drukowania obwodu elektronicznego bezpośrednio na podłożu, na przykład na elemencie z tworzywa sztucznego, który staje się częścią produktu.

Elektronika drukowana stanie się technologią o kluczowym znaczeniu, umożliwiając integrację elektroniki z nowymi rynkami. Pozwala ona na ścisłe powiązanie obwodu z produktem. Od elastycznego czujnika, który mocuje się bezpośrednio do ciała, po wieloczujnikowy element w kształcie opuszka palca, dzięki któremu robotyczna dłoń może trzymać miękki plastikowy kubek podczas nalewania do niego płynu — elektronika drukowana umożliwi opracowywanie innowacyjnych rozwiązań w wielu segmentach rynku. 

► Dowiedz się więcej o Elektronika drukowana

Projektowanie z komponentami wbudowanymi

Stale rosnące zapotrzebowanie na mniejsze i bardziej zintegrowane produkty elektroniczne, w połączeniu z wyższymi częstotliwościami sygnałów w tych urządzeniach, napędza ciągłe badania nad lepszymi metodami wytwarzania i montażu obwodów.

Jedną z technik, która zapewnia zarówno większą gęstość upakowania, jak i lepsze wsparcie dla wyższych częstotliwości sygnałów, jest osadzanie komponentów wewnątrz warstw struktury obwodu. Na przykład umieszczenie elementów dyskretnych bezpośrednio pod układem scalonym może skutkować: krótszymi długościami sygnałów; mniejszą rezystancją i indukcyjnością pasożytniczą, co prowadzi do niższego poziomu szumów i EMI; oraz lepszą integralnością sygnałów. Te usprawnienia przekładają się na mniejsze i bardziej niezawodne produkty, obsługujące większe prędkości sygnałów i wyższe przepustowości. W połączeniu z ciągłymi ulepszeniami w procesach i technologiach wytwarzania mogą one również prowadzić do zmniejszenia rozmiaru produktu oraz obniżenia kosztów produkcji i montażu na poziomie płytki.

Osadzanie komponentów stawia szereg nietypowych wymagań na każdym etapie procesu: od projektu, przez wytwarzanie, montaż, testowanie, aż po serwis i utrzymanie gotowego produktu.

► Dowiedz się więcej o Komponenty wbudowane

Projektowanie z elementami sterowania dotykowego

Elektronika czuła na dotyk znajduje się w czołówce technologii. Ponieważ interfejs użytkownika staje się coraz ważniejszy dla sukcesu produktu, czyste i nowoczesne elementy sterujące są dziś uznawane za niezbędne.

Dodanie czujnika dotykowego do produktu elektronicznego to proces, który zaczyna się na samym początku projektu i rozciąga się na etap projektowania płytki. Obsługa czujników dotykowych w Altium Designer pozwala łatwo zintegrować je z przepływem pracy projektowej.

Obsługa sterowania dotykowego w Altium Designer obejmuje:

• Konfigurowalne biblioteki czujników dotykowych, które pozwalają od początku ustawić elementy sterujące i parametry urządzenia.
• Automatyczne generowanie złożonych wzorów pól lutowniczych (land pattern) i footprintów wymaganych dla czujników dotykowych.
• Modelowanie i weryfikację projektów w natywnym 3D, aby upewnić się, że są prawidłowo wyrównane i pasują.
• Biblioteki Atmel® QTouch® i QMatrix®; biblioteki Cypress® Capsense®; oraz biblioteki Microchip® mTouch®

► Dowiedz się więcej o Projektowanie z elementami sterowania dotykowego