Zaawansowane technologie

Współczesne kompaktowe urządzenia elektroniczne są umieszczane w niewielkich obudowach o nietypowych kształtach. Często zasilane bateryjnie, są lekkie i przenośne, a przy tym wymagają niższych napięć sygnałów i mniejszego poboru mocy. W tych kompaktowych konstrukcjach stosuje się najnowsze technologie układów o dużej szybkości przełączania — tak dużej, że ścieżki nie są już jedynie prostymi miedzianymi połączeniami przewodzącymi prąd i przenoszącymi napięcie. Stają się zespołem linii transmisyjnych, przez co samo prowadzenie ścieżek wymaga analiz inżynierskich i stanowi odrębne wyzwanie projektowe.

Wszystko to stawia wiele nowych wyzwań na etapie projektowania i wdrażania urządzeń elektronicznych. Aby im sprostać, opracowano różne technologie projektowania, z których wiele jest dostępnych w Altium Designer.

Łączenie drutowe

Głównym celem łączenia drutowego jest zapewnienie niezawodnego połączenia elektrycznego o niskiej rezystancji między strukturą półprzewodnikową a jej obudową lub między różnymi strukturami w module wieloukładowym. Proces ten polega na połączeniu cienkim drutem, zwykle wykonanym ze złota, aluminium lub miedzi, pola kontaktowego na strukturze z odpowiednim polem na podłożu obudowy lub na innej strukturze.

Połączenia drutowe służą do przesyłania zasilania i sygnałów między podłożami a strukturami półprzewodnikowymi. Jest to podstawowa technologia wykonywania połączeń elektrycznych między powierzchniami kontaktowymi struktury (polami kontaktowymi) a jej nośnikiem lub podłożem poprzez mikrozgrzewanie mikrodrutów. Powszechnie uznaje się ją za najbardziej ekonomiczną i elastyczną technologię połączeń, stosowaną przy montażu większości układów półprzewodnikowych w obudowach.

Altium Designer obsługuje projektowanie płytek hybrydowych w technologii chip-on-board (CoB) z wykorzystaniem łączenia drutowego.

► Dowiedz się więcej o łączeniu drutowym

Bezpośrednie rozmieszczanie elementów i prowadzenie ścieżek na podłożu 3D

Technologia 3D-MID łączy obwody elektryczne z trójwymiarowymi częściami mechanicznymi. Takie połączenie funkcji otwiera ogromne możliwości w wielu obszarach zastosowań.

Ze względu na brak odpowiednich narzędzi ECAD projektanci 3D-MID byli dotychczas na ogół ograniczeni do korzystania z pakietów MCAD. Taki sposób pracy wiąże się z wieloma problemami, przede wszystkim z brakiem informacji o połączeniach elektrycznych, które mogłyby sterować rozmieszczaniem elementów i prowadzeniem ścieżek, oraz z trudnościami związanymi z rzutowaniem ręcznie rysowanych szkiców 2D na powierzchnie 3D.

Nowa technologia prowadzenia ścieżek w 3D umożliwia umieszczanie standardowych elementów do montażu powierzchniowego na bryle 3D oraz prowadzenie ścieżek po jej powierzchni w celu ukończenia projektu.

Gotowy projekt można następnie wyeksportować do formatu pliku wymaganego w procesie produkcyjnym bezpośredniego strukturyzowania laserowego (LDS).

► Dowiedz się więcej o bezpośrednim rozmieszczaniu elementów i prowadzeniu ścieżek na podłożu 3D

Elektronika drukowana

Fascynującym krokiem w rozwoju projektowania i tworzenia urządzeń elektronicznych jest możliwość drukowania obwodów elektronicznych bezpośrednio na podłożu, na przykład na wyprasce z tworzywa sztucznego, która staje się częścią produktu.

Elektronika drukowana stanie się kluczową technologią, umożliwiającą wprowadzanie elektroniki na nowe rynki. Pozwala ona na ścisłe zintegrowanie obwodu z produktem. Od elastycznego czujnika mocowanego bezpośrednio do ciała po wypraskę w kształcie opuszka palca, wyposażoną w wiele czujników i umożliwiającą robotycznej dłoni trzymanie miękkiego plastikowego kubka podczas nalewania do niego płynu — elektronika drukowana pozwoli tworzyć innowacyjne rozwiązania w wielu segmentach rynku. 

► Dowiedz się więcej o elektronice drukowanej

Projektowanie z wykorzystaniem elementów wbudowanych

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

Jedną z technik zapewniających zarówno większą gęstość upakowania, jak i lepszą obsługę sygnałów o wyższych częstotliwościach jest osadzanie elementów wewnątrz warstw struktury obwodu. Na przykład umieszczenie elementów dyskretnych bezpośrednio pod układem scalonym może przynieść następujące korzyści: skrócenie dróg sygnałowych; zmniejszenie rezystancji i indukcyjności pasożytniczej, co prowadzi do ograniczenia szumów i zakłóceń elektromagnetycznych (EMI); a także poprawę integralności sygnałów w obwodzie. Ulepszenia te pozwalają tworzyć mniejsze i bardziej niezawodne produkty, obsługujące szybsze sygnały i większe szerokości pasma. W połączeniu z ciągłym doskonaleniem procesów i technologii wytwarzania mogą również przyczynić się do zmniejszenia wymiarów produktu oraz obniżenia kosztów produkcji i montażu płytek.

Osadzanie elementów stawia szereg nietypowych wymagań na każdym etapie procesu: od projektowania, przez produkcję i montaż, aż po testowanie i serwisowanie gotowego produktu.

► Dowiedz się więcej o elementach wbudowanych

Projektowanie z wykorzystaniem elementów sterowania dotykowego

Elektronika reagująca na dotyk należy do najbardziej zaawansowanych technologii. Wraz ze wzrostem znaczenia interfejsu użytkownika dla sukcesu produktu estetyczne i nowoczesne elementy sterujące stają się niezbędne.

Dodanie czujnika dotykowego do urządzenia elektronicznego to proces, który rozpoczyna się już na początku projektowania i obejmuje również etap projektowania płytki. Obsługa czujników dotykowych w Altium Designer pozwala łatwo zintegrować je z procesem projektowym.

Obsługa elementów sterowania dotykowego w Altium Designer obejmuje:

• Konfigurowalne biblioteki czujników dotykowych, które pozwalają od samego początku określić elementy sterujące i parametry urządzenia.
• Automatyczne generowanie złożonych układów pól miedzianych i wzorców montażowych wymaganych przez czujniki dotykowe.
• Modelowanie i weryfikację projektów w natywnym środowisku 3D, aby zapewnić prawidłowe wyrównanie i dopasowanie elementów.
• Biblioteki Atmel® QTouch® i QMatrix®; biblioteki Cypress® Capsense®; oraz biblioteki Microchip® mTouch®

► Dowiedz się więcej o projektowaniu z wykorzystaniem elementów sterowania dotykowego