TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE

1. TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE Cursul nr.3

2. Probleme tratate • Standarde industriale • Introducere • Organizatii de standardizare • Clase si tipuri de PCB TSE - Cursul nr. 3

3. Introducere • Dintre PCB-urile fabricate, nu toate intra in exploatare. • Cu cat este mai mare raportul dintre PCB-urile care intra in exploatare si numarul total de PCB-uri fabricate, cu atat este mai bine deoarece placile defecte costa timp si bani si produc pierderi. TSE - Cursul nr. 3

4. Introducere • Pentru obtinerea unui raport mare dintre PCB-urile care intra in exploatare si numarul total de PCB-uri fabricate, trebuie indeplinite urmatoarele conditii: • Placa de circuit imprimat trebuie sa fie fabricabila; • Placa trebuiesa lucreze corect (in ceea ce priveste integritatea si calitatea semnalului); • Placa trebuiesa fie sigura in functionare (sa lucreze corespunzator pe toata durata de viata asteptata); TSE - Cursul nr. 3

5. Introducere • “Sa fie fabricabila” implica 2 lucruri: • Placa sa se poata fabrica respectand tolerantele date de standardul de fabricatie; • Placa sa se poata asambla (componentele sa se poata atasa pe placa cu lipituri corecte, fara sa fie distruse nici componentele, nici placa). TSE - Cursul nr. 3

6. Introducere • “Sa lucreze corect” se refera la performantele mecanice si electrice: • Din punct de vedere mecanic, placa trebuie sa incapa in spatiul destinat si sa poata gestiona problemele legate de temperatura ambianta, vibratii si umiditate; • Performantele electrice inseamna ca PCB-ul • corespunde la constrangerile de functionare proiectate, • este imun la interferentele din exterior si • nu provoaca interferente echipamentelor vecine. TSE - Cursul nr. 3

7. Introducere • “Sa fie sigura in functionare” presupune ca toate cele de mai sus sunt respectate pe toata durata de viata asteptata a dispozitivului. • Daca proiectarea este corecta, placa nu trebuie sa se strice inainte de durata de viata asteptata decat in cazul in care operatorul depaseste parametrii prevazuti prin proiectare. TSE - Cursul nr. 3

8. Introducere • Daca placa functioneaza in aria de siguranta proiectata si totusi se defecteaza, atunci cauzele pot fi: • un defect de fabricatie, care nu este produs de proiectare; • un defect de asamblare care afecteaza componentele si/sau placa; • circuitul lucreaza prea aproape de limitele sale maxime si atunci aparitia defectului este accelerata din cauza stresului. • Daca problemele de siguranta persista, atunci se analizeaza defectele si se reproiecteaza placa. TSE - Cursul nr. 3

9. Organizatii de standardizare • Cand se incepe un proiect nou de PCB apar intrebari, cum ar fi: • cat de mare si ce forma trebuie sa aiba placa? • unde trebuie plasate componentele si in ce ordine? • cum trebuie aranjate straturile? • ce latime trebuie sa aiba traseele si care sa fie spatierea intre trasee? • ce tehnici de legare la masa si ecranare trebuie folosite? • este corect cum se lucreaza si cine spune asa? TSE - Cursul nr. 3

10. Organizatii de standardizare • Exista organizatii care dezvolta standarde care pot reprezenta un ghid util, reguli de certificare sau chiar legi: • IPC - Institute for Printed Circuits • EIA - Electronic Industries Alliance • IEC - International Engineering Consortium • ANSI - American National Standards Institute • IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers • MIL-STD - Military Standards TSE - Cursul nr. 3

11. IPC • reprezinta o asociatie comerciala globala formata din mai mult de 2300 companii. • este o organizatie alcatuita din proiectanti, fabricanti de placi, companii de asamblare, furnizori si fabricanti de echipamente. TSE - Cursul nr. 3

12. EIA • cuprinde peste 1000 de fabricanti din USA, asociatii si companii de inalta tehnologie. • Scopul principal consta in promovarea dezvoltarii de piata si a competitivitatii industriei americane de inalta tehnologie in economia globala. • acesti fabricanti au influenta in standardele de proiectare dezvoltate de grupurile care alcatuiesc organizatia: CEA, ECA, GEIA, JEDEC, TIA, EIF si ISA. TSE - Cursul nr. 3

13. EIA • Grupurile care alcatuiesc organizatia: • CEA - Consumer Electronics Association; • ECA - Electronic Components, Assemblies, and Materials Association; • GEIA - Government Electronics and Information Technology Association; • JEDEC - Joint Electron Device Engineering Council; • TIA - Telecommunications Industry Association; • EIF - Electronic Industries Foundation; • ISA - Internet Security Alliance. TSE - Cursul nr. 3

14. Clase si tipuri de PCB-uri • Modul de proiectare a unui PCB depinde de mai multi factori: • scopul final, • complexitatea de proiectare si fabricatie, • tolerantele acceptabile de fabricatie, • tipul componentelor si tehnologia de fixare. • Standardele au fost stabilite pentru a ajuta proiectantii, fabricantii si consumatorii sa comunice unii cu altii prin intermediul acestor standarde. TSE - Cursul nr. 3

15. Clase de performanta Clasa 1 – produse electronice generale. • Cuprinde produse de uz general cum ar fi televizoare, jocuri electronice si calculatoare personale la care nu exista pretentii de durata extinsa de functionare si nu sunt potrivite pentru cerinte extinse de test sau reparatie; TSE - Cursul nr. 3

16. Clase de performanta Clasa a 2-a – produse electronice dedicate. • Cuprinde produse comerciale si militare care au functii specifice cum ar fi comunicatii, instrumentatie si sisteme cu senzori, de la care se asteapta performante ridicate pentru o perioada lunga de timp. • Deoarece au cost ridicat, ele sunt, de obicei, reparabile si trebuie sa indeplineasca cerinte stricte de testare. TSE - Cursul nr. 3

17. Clase de performanta Clasa 3-a – produse electronice de inalta siguranta. • Cuprinde echipamente comerciale si militare care trebuie sa fie sigure intr-o plaja extinsa a conditiilor de mediu. • Exemplele includ echipamente medicale si sisteme de armament. • Acestea au, de obicei, specificatii de test mai stringente si poseda robustete mai mare la conditiile de mediu si reutilizare. TSE - Cursul nr. 3

18. Nivele de productivitate • aceste nivele reprezinta o cale de a descrie cat de complex este un proiect si nu un set explicit de cerinte. • articolele mici (cum ar fi, de exemplu, latimi de trasee etc.) cer tolerante mai stricte care maresc complexitatea proiectului. • Standardele IPC (IPC-7351, IPC-CM-770E si IPC-D-330) furnizeaza tabele care ajuta proiectantul in determinarea complexitatii proiectului. TSE - Cursul nr. 3

19. Nivele de productivitate • Nivelul A de productivitate generala a proiectului –relatie maxima dintre land/terminal si gaura; • Nivelul B de productivitate moderata a proiectului –relatie nominala dintre land/terminal si gaura; • Nivelul C de productivitate inalta a proiectului –cea mai mica relatie dintre land/terminal si gaura. TSE - Cursul nr. 3

20. Tipuri de fabricatie • Tipurile de fabricatie sunt indicate de un numar. • Cu cat numarul este mai mare, cu atat cerintele de fabricatie ale placii sunt mai rafinate. • Articolele legate de tipul de fabricatie sunt: • numarul straturilor de cupru (simplu-strat, dublu-strat sau multistrat), • tipurile de treceri (vias-uri) folosite la conectarea straturilor s.a. TSE - Cursul nr. 3

21. Tipuri de fabricatie • Standardul IPC defineste 6 tipuri de fabricatie: • Tipul 1 – circuit imprimat simplu-strat; • Tipul 2 – circuit imprimat dublu-strat; • Tipul 3 - circuit imprimat multistrat fara treceri oarbe sau ingropate; • Tipul 4 - circuit imprimat multistrat cu treceri oarbe si/sau ingropate; • Tipul 5 - circuit imprimat multistrat cu miez de metal, fara treceri oarbe sau ingropate; • Tipul 6 - circuit imprimat multistrat cu miez de metal, cu treceri oarbe si/sau ingropate. TSE - Cursul nr. 3

22. Subclase de asamblare • Fiecare tip de PCB poate fi definit si prin subclasa de asamblare, care descrie modul in care componentele sunt atasate pe placa. Subclasele sunt urmatoarele: • Subclasa A – numai dispozitive THD (Through-hole devices); • Subclasa B – numai dispozitive SMD (Sourface-mounted devices); • Subclasa C – THD si SMD; • Subclasa X – THD/SMD complexe, pitch (distanta dintre pini) fin, capsule BGA (Ball Grid Array); • Subclasa Y - THD/SMD complexe, pitch ultrafin, capsula tip chip-scale; • Subclasa Z - THD/SMD complexe, pitch fin, capsula flip-chip. TSE - Cursul nr. 3

23. Capsule tip chip-scale(CSP=chip-scale package) • Sunt capsule a caror dimensiune este de cel mult 1,2 ori dimensiunea pastilei semiconductoare si sunt de tip SMD. • Principalul avantaj consta in dimensiunile foarte mici TSE - Cursul nr. 3

24. Capsule flip-chip • Se mai numeste si Controlled Collapse Chip Connection, cu acronimul C4. • Consta in metoda de interconectare a CI si a MEMS-urilor (Microelectromechanical systems) cu circuitul extern prin intermediul unor bile mici de lipire depuse pe pad-urile cipului. • Se reduc astfel mult impedantele parazite. TSE - Cursul nr. 3

25. Nivele de complexitate ale proiectelor OrCAD – clase de performante IPC • Un exemplu de caracteristici de baza ale PCB-urilor, conform claselor IPC: TSE - Cursul nr. 3

26. Nivele de densitate IPC ale amprentelor • Nivelele de densitate se folosesc pentru a standardiza modelele amprentelor in raport cu cat de dens se pot popula placile si in raport cu dificultatea rutarii (traseelor) si a fabricatiei. • Conform IPC exista 3 nivele de densitate (IPC-7351). TSE - Cursul nr. 3

27. Nivele de densitate IPC ale amprentelor • Nivelul A de densitate utilizeaza conditiile maxime de tipar de land si este asociat uzual cu aplicatii in care densitatea componentelor este joasa; • Nivelul B de densitate utilizeaza conditiile medii de tipar de land si este asociat cu produse care au nivel moderat al densitatii de componente; • Nivelul C de densitate trebuie sa ia in considerare variatiile minime de geometrie ale tiparului de land si este asociat cu densitate ridicata de componente. TSE - Cursul nr. 3

28. Nivele de densitate IPC ale amprentelor • Exemplu de tipar de land pentru o componenta: (a) fara tolerante; (b) cu tolerante. (a) (b) TSE - Cursul nr. 3