PCB a semiconduttore

Se stai cercando PCB a semiconduttore, dovresti leggere questa guida.

Esplora tutto ciò che riguarda il circuito stampato a semiconduttore, dalla definizione, i vantaggi, il design, la fabbricazione al processo di prototipazione.

Inoltre, esplora anche applicazioni e vari tipi di PCB a semiconduttore.

Quindi, se desideri saperne di più sui circuiti stampati a semiconduttore, leggi questa guida fino alla fine.

• Cos'è il PCB a semiconduttore?
• Vantaggi del PCB a semiconduttore
• Progettazione e fabbricazione di PCB a semiconduttore
• Prototipazione PCB a semiconduttore
• Approvvigionamento di componenti semiconduttori per l'assemblaggio di PCB
• Tecnologie di montaggio per PCB a semiconduttore
• Tipi di circuiti stampati a semiconduttore
• Applicazione e utilizzo di PCB a semiconduttore

Cos'è il PCB a semiconduttore?

Nella definizione di un PCB a semiconduttore, dobbiamo prima capire cos'è un semiconduttore.

A semiconduttore è una sostanza che presenta le caratteristiche sia di un conduttore che di un isolante. In determinate condizioni, può condurre elettricità.

Classificazione dei semiconduttori

Questa qualità lo rende il mezzo preferito quando è necessario utilizzare l'energia elettrica in modo controllato.

Un PCB a semiconduttore, quindi, può essere definito come il componente base su cui è collegato un dispositivo a semiconduttore.

PCB semiconduttore

Alcune aree dell'applicazione PCB a semiconduttore includono computer, orologi intelligenti, telefoni cellulari e display digitali.

Vantaggi del PCB a semiconduttore

Alcuni dei principali vantaggi dei PCB a semiconduttore includono quanto segue:

1. Capacità di dirigere il flusso di segnali elettrici. Ciò garantisce che siano ben regolati con conseguente corretto funzionamento dei dispositivi elettrici.
2. I PCB a semiconduttore sono di piccole dimensioni. Ciò ha portato a semiconduttori più piccoli e veloci.
3. I PCB a semiconduttore sono anche meno rumorosi rispetto ai tubi a vuoto.
4. Le dimensioni ridotte dei PCB a semiconduttore consentono la compatibilità, che è molto necessaria per l'efficienza dei dispositivi elettrici che li utilizzano.
5. I PCB a semiconduttore sono anche molto più economici rispetto ai tubi a vuoto.
6. I dispositivi realizzati con PCB a semiconduttore sono anche resistenti agli urti e hanno una durata maggiore.

Progettazione e fabbricazione di PCB a semiconduttore

Ora, questa è una fase critica quando vuoi realizzare circuiti stampati. Qualsiasi errore a questo punto influenzerà le prestazioni del tuo sistema elettrico ed elettronico.

Fabbricazione di PCB a semiconduttore

Questo si riferisce al processo attraverso il quale viene creato un PCB a semiconduttore. I passaggi coinvolti possono essere ridotti a quattro classificazioni principali.

Circuiti stampati per semiconduttori

Passaggio 1: deposito

Con questo termine si intendono tutti i processi che comportano il trasferimento di materiali sul wafer. Diverse tecnologie vengono applicate per renderlo una realtà.

Tali includono la disposizione fisica del vapore, tra gli altri. In tempi recenti, la disposizione dello strato atomico è stata la più preferita.

Passaggio 2: rimozione

In questa fase è fondamentale rimuovere le sostanze dal wafer. Ciò si ottiene mediante incisione che può essere incisione a umido oa secco.

In alcuni casi viene applicata la planarizzazione della meccanizzazione chimica.

Passaggio 3: modellazione

Il materiale depositato ottenuto dalla fase precedente viene modellato in un processo chiamato litografia. Il rivestimento del wafer viene eseguito in questa fase con un fotoresist.

Lo stepper viene quindi utilizzato per allineare la maschera in modo tale che le parti previste rimangano esposte.

Fase 4: Modifica delle proprietà elettriche

Ciò comporta il drogaggio condotto su sorgenti a transistor. Lo stesso vale per gli scarichi. Sia i forni a diffusione che l'impianto ionico ottengono questo processo.

La ricottura in forno viene quindi condotta dopo il doping.

Ciò è necessario per l'attivazione dei droganti impiantati. La modifica viene ulteriormente eseguita per ridurre la costante dielettrica. Ciò si ottiene mediante l'esposizione alla luce ultravioletta.

Nella maggior parte dei casi, l'ossidazione è utile in questa modifica. Questo aiuta nella creazione di giunzioni semiconduttore-isolante.

PCB a semiconduttore

·Elaborazione FEOL

Il front-end-of-line si riferisce al processo attraverso il quale i transistor sono formati direttamente dal silicio. L'epitassia lo rende possibile in quanto è possibile creare uno strato di silicio senza difetti.

Dopo aver depositato il silicio epitassiale, il reticolo cristallino viene allungato.

Ciò ha una conseguenza di vasta portata nell'abilitazione della mobilità elettronica.

In alternativa, in questa fase è anche possibile utilizzare silicone su isolante per creare uno strato isolante. Questo viene fatto tra il wafer di silicio e lo strato di epitassia di silicio.

· Ossido di gate e impianti

In questa fase si diffondono i droganti, consentendo di ottenere le proprietà elettriche richieste.

Elaborazione di back-end-of-line (BEOL).

·Strati metallici

Dopo la creazione di dispositivi a semiconduttore, devono essere interconnessi. Ciò si traduce nei circuiti a semiconduttori richiesti. Ciò è possibile nel processo BEOL.

In questa fase vengono creati i cavi da utilizzare per l'interconnessione elettrica. Il materiale isolante utilizzato in questa fase è principalmente il vetro silicato.

·Interconnessione

In questa fase viene effettuato il deposito di coperte di film di alluminio. Vengono quindi modellati e incisi. Questo lascia i fili isolati.

Inoltre, la deposizione viene effettuata su fili scoperti utilizzando materiale dielettrico. Viene quindi eseguita l'incisione dei fori.

·Test di cialda

Questo test viene quindi condotto per accertare se i wafer non sono stati danneggiati durante le fasi di lavorazione. Il fallimento della maggior parte dei dies è un'indicazione che l'intero wafer ha fallito.

Questo wafer viene demolito per mitigare i costi che verrebbero sostenuti quando viene ulteriormente elaborato. La metrologia virtuale è il metodo più utilizzato per prevedere questo tipo di guasto.

·Test del dispositivo

Dopo il completamento del test di front end, vengono eseguiti i test elettrici per accertare il corretto funzionamento del dispositivo.

·Preparazione dello stampo

Dopo il test, lo spessore del wafer viene ridotto utilizzando il processo di lappatura. Altri metodi che possono essere utilizzati includono la finitura posteriore e, a volte, diluizione dell'acqua. Quindi si procede alla cubettatura del wafer.

Questo si riferisce alla rottura del wafer in singoli dadi.

Prototipazione PCB a semiconduttore

Dopo il produzione di schede prototipo, il passaggio successivo dovrebbe essere il processo di assemblaggio. Quello che segue è un riepilogo passo passo di come prototipare un PCB a semiconduttore.

Prototipazione PCB a semiconduttore

Passaggio 1. Approvvigionamento

In questa fase, vengono acquistati i materiali e i componenti utilizzati nell'assemblaggio del PCB a semiconduttore. Dopo l'approvvigionamento di questi materiali, inizia il processo di assemblaggio.

Passaggio 2. Stencil con pasta saldante

Una pasta di saldatura viene applicata sulla scheda. Questa pasta viene miscelata con il fondente per far sciogliere la pasta.

Ciò consente alla pasta saldante di legarsi alla superficie del PCB. Poiché ci sono parti designate su cui applicare la pasta saldante, lo stencil è fatto.

Passaggio 3. Scegli e posiziona

Per posizionare i componenti a montaggio superficiale, utilizzare una macchina pick and place. Ciò sarà utile nel montaggio di componenti sul PCB.

Questo dispositivo è in grado di posizionare i componenti a semiconduttore sopra la pasta saldante esistente. Questi componenti sono collocati in posizioni preprogrammate.

Passaggio 4. Saldatura di rifusione

Il PCB viene quindi fatto passare attraverso un forno di rifusione utilizzando un nastro trasportatore. Il forno a rifusione ha una serie di riscaldatori. Affinché la saldatura sulla pasta saldante si sciolga, il PCB viene riscaldato a 480 0F.

La temperatura viene quindi ridotta in modo da rendere solida la saldatura fusa. Di conseguenza, i componenti SMD sono collegati al PCB. Nel caso in cui il PCB sia a doppia faccia, lo stencil è utile.

Separatamente e su entrambi i lati, viene condotto il reflow.

Passaggio 5.Ispezione e controllo di qualità

In questa fase viene quindi condotta l'ispezione per individuare eventuali errori. Questa valutazione aiuterà a rilevare i difetti che potrebbero essere derivati ​​dai processi precedenti.

Le procedure di ispezione includono l'esame manuale, le ispezioni ottiche automatiche e l'ispezione a raggi X.

Passaggio 6.Inserire i componenti del foro passante

Nei casi in cui la scheda prevede parti a foro passante, si suppone di inserirle a questo punto. Metti la tavola su un altro nastro trasportatore per riportarla nel forno.

Questo coprirà il fondo della scheda assolutamente con saldatura fusa. Questo non è raccomandato per le schede a doppia faccia. Questo ci lascia la possibilità di saldare manualmente i componenti a foro passante.

Passaggio 7. Test di funzionalità

I PCB a semiconduttore passano attraverso questo come l'ultima fase. Le schede sono attaccate ai componenti a semiconduttore. Nel processo di test, vengono rilevati difetti di progettazione.

Quando vengono rilevati problemi, dovrai rielaborare il prototipo. Quando supera questo test con successo, inizia il vero assemblaggio.

Approvvigionamento di componenti semiconduttori per l'assemblaggio di PCB

Quando stai assemblando il tuo PCB a semiconduttore, ci sono componenti specifici di cui dovresti procurarti.

Dispositivi a semiconduttore

Il silicio è il materiale più utilizzato nella produzione di PCB a semiconduttore. Ciò è dovuto al fatto che è economico e richiede un'elaborazione molto semplice.

Ha anche una delle migliori gamme di temperatura. Questo può provenire da aziende che elaborano il silicio.

Quando ottieni silicio da queste aziende, assicurati che siano trasformati in bocce. Questi sono i più preferiti per l'assemblaggio di PCB a semiconduttore.

Normalmente, queste bocce hanno diametri grandi che richiedono la produzione di cialde da 300 mm.

Un altro componente che è stato utilizzato in passato è il germanio. È più sensibile al calore rispetto al silicio. In alcuni casi, è legato con silicio.

In tali casi, viene utilizzato nei dispositivi ad alta velocità. Questi possono anche provenire da aziende che elaborano il germanio.

Un altro possibile componente è l'arseniuro di gallio. Questo è anche comunemente usato nei dispositivi ad alta velocità.

Tuttavia, non è possibile realizzare grandi bocce con questo materiale. Ciò ha un'implicazione sul diametro del wafer.

Le dimensioni dei wafer prodotti qui sono molto più piccole rispetto ai wafer di silicio. In sostanza, ciò significa che la produzione di arseniuro di gallio è più costosa rispetto al silicio.

Oltre ai materiali primari utilizzati nella produzione di PCB a semiconduttore, altri materiali sono oggetto di indagine.

Il primo in questa categoria è il carburo di silicio. Questo è stato ampiamente utilizzato nella produzione di PCB a semiconduttore utilizzati nei LED.

È allo studio con la prospettiva di utilizzarlo in operazioni ad alta temperatura. Ci sono anche prospettive di utilizzo su ambienti che esibiscono radiazioni ionizzanti.

Tutti i materiali elencati utilizzati nella produzione di PCB a semiconduttore possono essere acquistati da aziende che li producono.

Tecnologie di montaggio per PCB a semiconduttore

A seconda dell'attività da svolgere, ci sono molte opzioni per il montaggio di componenti su PCB a semiconduttore.

Alcune delle opzioni più comuni includono:

Componenti di montaggio su PCB

· XNUMX€Gruppo foro passante su Assemblaggio PCB a semiconduttore

Quando viene utilizzata questa tecnica, i componenti a foro passante vengono montati sul circuito stampato. I componenti a semiconduttore hanno cavi che li fanno passare attraverso i fori praticati.

Dopo l'inserimento dei componenti attraverso i fori, i cavi vengono saldati sul lato opposto della scheda. Il processo di saldatura è automatizzato o manuale.

Passaggio 1.Preparazione della superficie che dovrebbe essere saldata. Ciò consente di fissare facilmente la superficie alla saldatura.

Passaggio 2.Questo passaggio prevede il posizionamento dei componenti sulla scheda. Questi componenti a semiconduttore vengono inseriti nei fori per consentire la saldatura.

Passaggio 3. Nel momento in cui hai inserito i cavi, dovresti riscaldarli e le piastre. Ciò consentirà alla saldatura di sciogliersi.

Passaggio 4. Il passaggio successivo è l'applicazione della saldatura al giunto.

Passaggio 5. Il punto di incontro della saldatura e del giunto dovrebbe essere toccato. Questo viene fatto con un ferro fino a quando non viene eseguita la saldatura adeguata. Dovresti quindi lasciare raffreddare la scheda di saldatura.

L'ispezione per accertare se la tavola è stata fatta correttamente è fatta. Questo processo presenta i vantaggi di una facile prototipazione e di un'elevata tolleranza al calore.

Hanno migliori capacità di trattamento del calore e portano a connessioni fisiche più forti.

· XNUMX€Tecnologia a montaggio superficiale sull'assieme PCB a semiconduttore

Ciò comporta il montaggio di componenti a semiconduttore sul circuito stampato. È ampiamente preferito oggi rispetto all'assemblaggio a foro passante tom.

I componenti qui non vengono inseriti attraverso i fori. I contatti si trovano sotto i pacchetti. Questo entra in contatto con la superficie della tavola.

Questo è un processo complicato che non può mai essere intrapreso manualmente.

Tecnologia a montaggio superficiale

I suoi principali vantaggi sono che sono automatizzati e come tali sono più semplici e veloci. Consente inoltre di realizzare modelli più piccoli ma molto potenti che sono anche più leggeri.

Ciò è dovuto al fatto che entrambi i lati sono disponibili per il montaggio di componenti a semiconduttore.

È anche preferito per la sua maggiore capacità di carico rispetto all'assemblaggio a foro passante.

È probabile che i componenti a semiconduttore montati da SMT abbiano una resistenza e un'induttanza inferiori. Questa tecnica ha anche il vantaggio di una maggiore capacità produttiva rispetto alla tecnica del foro passante.

•Assemblaggio PCB a semiconduttore a tecnologia mista

Quando si gestiscono applicazioni che richiedono funzionalità sia di SMT che di THT, questa è la tecnologia da utilizzare.

PCB Assembly

Con questa tecnologia, sarai in grado di portare a bordo sia componenti THT che componenti SMT sul PCB. La procedura in questione è discussa di seguito.

Passaggio 1. I componenti SMD lato componente vengono posizionati sul PCB e quindi saldati nuovamente

Passaggio 2.Incollare gli SMD "lato saldatura" in posizione sul lato opposto del PCB.

Passaggio 3. I dispositivi a foro passante vengono quindi inseriti nei fori sulla scheda

Passaggio 4. Saldatura: tutti i componenti sono saldati in un'onda

Passaggio 5. È ora di saldare gli elementi che necessitano di saldatura manuale. Qui bisogna prestare molta attenzione per non interferire con i componenti già saldati.

Passaggio 6. Infine, l'assieme viene testato e imballato, pronto per la consegna al cliente.

Questa tecnica è molto essenziale in molti modi in quanto ci sono molte applicazioni che la applicano. Possono essere utilizzati in dispositivi di comunicazione, smartphone, schede server tra gli altri.

Le tecniche miste hanno anche una serie di vantaggi che non possono essere ottenuti da altre tecniche.

È possibile produrre componenti semiconduttori significativi che hanno capacità di gestione della potenza elevate e quelli piccoli.

Questi sono anche noti per essere altamente efficienti. È inoltre disponibile più spazio sulla scheda grazie al fatto che vengono utilizzati entrambi i lati.

Questo dà spazio per più componenti. In questo modo, quindi, i dispositivi risultanti hanno prestazioni migliori sia nella gestione della potenza che nelle velocità di elaborazione. In poche parole, quindi, i PCB a semiconduttore assemblati con il metodo misto hanno le eccellenti qualità sia di SMT che di THT.

Tipi di circuiti stampati a semiconduttore

Alcuni dei tipi più comuni di circuiti stampati a semiconduttore includono:

PCB a semiconduttore

1) PCB a semiconduttore a lato singolo

Si tratta di circuiti stampati a semiconduttore i cui componenti sono montati su un lato. Questo viene fatto principalmente utilizzando l'assemblaggio a foro passante. Li rende i circuiti stampati più semplici.

Questi PCB sono usati per realizzare alcune delle forme più pure di elettronica. Ciò è dovuto al loro semplice processo di assemblaggio.

2) PCB a semiconduttore a doppia faccia

Si tratta di circuiti stampati a due strati su cui è possibile montare i componenti. Il rame viene applicato su entrambi i lati del supporto. Sono la porta di accesso a dispositivi elettrici complessi.

Nei PCB a semiconduttore, viene utilizzata la tecnologia di montaggio superficiale o il metodo misto per montare i componenti su di essi.

3) PCB a semiconduttore multistrato

Tutti i PCB semiconduttori multistrato hanno almeno tre strati di materiale conduttivo. Vengono in diverse forme. Ci sono quelli con quattro strati, sei strati, otto strati e molto altro.

Sono essenziali nella realizzazione di dispositivi e applicazioni più complessi.

I dispositivi a semiconduttore sono anche montati su queste schede utilizzando la tecnologia a montaggio superficiale o il metodo misto quando necessario.

4) PCB a semiconduttore rigido

Questo è un tipo di PCB a semiconduttore che non può mai essere attorcigliato o piegato in nessun'altra forma. Sono i più preferiti in termini di compattezza.

A seconda del numero di strati che esibiscono, è possibile utilizzare una qualsiasi delle tre procedure di montaggio dei semiconduttori. I PCB rigidi a semiconduttore possono essere utilizzati nella produzione di schede madri per computer.

5) PCB a semiconduttore a circuito flessibile

Sono realizzati utilizzando substrati di plastica flessibili come una poliimmide. Questo tipo di flessibilità li distingue dai PCB rigidi.

A seconda del numero di strati che hanno, viene applicata la procedura di montaggio preferita.

Grazie alla sua flessibilità, viene utilizzato come connettore in diverse applicazioni. Questo li rende utili nei settori più sensibili.

6) PCB a semiconduttore rigido-flessibile

Si tratta di circuiti stampati che utilizzano tecnologie di schede sia rigide che flessibili. In questo modo sono intrinseci i vantaggi dei PCB a semiconduttore sia rigidi che flessibili.

Poiché sono composti da più di uno strato, utilizziamo la tecnologia a montaggio superficiale o la tecnologia mista. Occupano uno spazio minimo e hanno un peso inferiore, il che li rende ideali per la maggior parte dei settori.

Applicazione e utilizzo di PCB a semiconduttore

PCB a semiconduttore

1.Attrezzature audio e video

I PCB a semiconduttore sono essenziali nella costruzione di apparecchiature audio e video. Per funzionare in modo appropriato, hanno bisogno di transistor e circuiti integrati.

Esempi di tali includono stereo e fotocamere digitali.

2.Display digitale

Anche i display digitali come i LED utilizzano PCB a semiconduttore. Affinché questi funzionino efficacemente, sono necessari diodi che sono componenti del PCB a semiconduttore. Gli esempi includono televisori a LED e pubblicità.

3.Sistemi informatici

I chip per computer presenti nella CPU e nella memoria sono costituiti da materiali semiconduttori. Ciò consente di ridurre al minimo lo spazio utilizzato.

4. GPS

Grazie alla loro capacità di ridurre al minimo lo spazio utilizzato e di aumentare l'efficienza, i PCB a semiconduttore vengono utilizzati nella produzione di GPS.

5.Sistemi LED

I diodi emettitori di luce sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando viene applicata una tensione diretta.

6. Telefoni cellulari

I PCB a semiconduttore vengono utilizzati nell'assemblaggio di telefoni cellulari per aiutare a regolare il flusso di correnti. Sono utilizzati anche negli schermi LCD degli smartphone.

7. Stampanti

Le stampanti nella maggior parte dei casi hanno la capacità di scansionare i documenti tramite LED. Hanno ugualmente bisogno dei transistor per funzionare in modo appropriato. Questo può essere ottenuto solo quando vengono utilizzati PCB a semiconduttore.

8. Attrezzatura di navigazione

Le apparecchiature di navigazione vengono utilizzate per inviare segnali sia nell'industria aerospaziale che nelle navi d'acqua.

Questa comunicazione deve essere rapida ed efficiente. Pertanto, vengono utilizzate apparecchiature a semiconduttore.

9. Sistemi radar e radio

Anche i sistemi radar e radio inviano segnali. Per una comunicazione efficace, è necessario incorporare semiconduttori nei PCB utilizzati.

10. Orologi intelligenti

Questi si basano anche sui diodi per la visualizzazione. I loro PCB devono essere integrati con semiconduttori per scopi di visualizzazione.

11. Elettronica di consumo

Per l'efficienza nel flusso di correnti elettriche e l'efficienza, l'elettronica di consumo è realizzata utilizzando PCB a semiconduttore. Tali includono TV, computer e, tra gli altri.

12.Sistemi di sicurezza e protezione

I sistemi di sicurezza come le telecamere a circuito chiuso devono incorporare PCB a semiconduttore al loro interno. Questo è essenziale per catturare le immagini e la loro successiva visualizzazione su uno schermo LED.

13.Sistemi automobilistici

Le caratteristiche automobilistiche come la radio devono utilizzare questi PCB a semiconduttore. Ciò è dovuto alla loro dipendenza dall'energia elettrica che li rende funzionali.

14.Attrezzature per le telecomunicazioni

I gadget per le telecomunicazioni, inclusi gli smartphone, si affidano ai PCB a semiconduttore per funzionare in modo appropriato. Ad esempio, hanno bisogno di diodi per rendere funzionali i loro schermi.

15. Equipaggiamento militare

Le apparecchiature militari come i walkie-talkie richiedono funzionalità che rendano la comunicazione trasmissibile in modo efficiente.

Questo dovrebbe essere fatto indipendentemente dalla posizione. Tali prodotti possono essere archiviati solo con l'utilizzo di PCB a semiconduttore.

Conclusione

I PCB a semiconduttore svolgono un ruolo molto importante nella produzione di numerosi apparecchi. Sono economici e hanno una durata molto lunga.

Con l'elaborato processo di assemblaggio e fabbricazione, hai la certezza che il PCB a semiconduttore può soddisfare le tue esigenze.

La prototipazione è importante prima di lanciare il PCB semiconduttore finale. Aiuta a garantire che non vi siano difetti che potrebbero causare malfunzionamenti del PCB.

Il processo di montaggio dei componenti che utilizzi dovrebbe essere compatibile con il numero di strati sul tuo PCB a semiconduttore.

Per qualsiasi domanda sui PCB a semiconduttore, puoi parlare con il ns squadra tecnica ora!