Transcript TEHNOLOGIA SISTEMELOR ELECTRONICE

Cursul nr.3

Standarde industriale
◦ Introducere
◦ Organizatii de standardizare
◦ Clase si tipuri de PCB
TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
2


Dintre PCB-urile fabricate, nu toate intra in
exploatare.
Cu cat este mai mare raportul dintre PCBurile 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
4/13/2015
3
Pentru obtinerea unui raport mare dintre
PCB-urile care intra in exploatare si numarul
total de PCB-uri fabricate, trebuie indeplinite
urmatoarele conditii:
1. Placa de circuit imprimat trebuie sa fie
fabricabila;
2. Placa trebuie sa lucreze corect (in ceea ce
priveste integritatea si calitatea semnalului);
3. Placa trebuie sa fie sigura in functionare (sa
lucreze corespunzator pe toata durata de
viata asteptata);

TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
4
“Sa fie fabricabila” implica 2 lucruri:
1. Placa sa se poata fabrica respectand
tolerantele date de standardul de fabricatie;
2. 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
4/13/2015
5
“Sa lucreze corect” se refera la performantele
mecanice si electrice:
1. Din punct de vedere mecanic, placa trebuie
sa incapa in spatiul destinat si sa poata
gestiona problemele legate de temperatura
ambianta, vibratii si umiditate;
2. 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
4/13/2015
6


“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
4/13/2015
7

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
4/13/2015
8

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
4/13/2015
9

1.
2.
3.
4.
5.
6.
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
4/13/2015
10


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
4/13/2015
11



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
4/13/2015
12
Grupurile care alcatuiesc organizatia:
1. CEA - Consumer Electronics Association;
2. ECA - Electronic Components, Assemblies, and
Materials Association;
3. GEIA - Government Electronics and Information
Technology Association;
4. JEDEC - Joint Electron Device Engineering
Council;
5. TIA - Telecommunications Industry Association;
6. EIF - Electronic Industries Foundation;
7. ISA - Internet Security Alliance.

TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
13

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
4/13/2015
14
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
4/13/2015
15
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
4/13/2015
16
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
4/13/2015
17



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
4/13/2015
18



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
4/13/2015
19



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
4/13/2015
20

Standardul IPC defineste 6 tipuri de fabricatie:
1. Tipul 1 – circuit imprimat simplu-strat;
2. Tipul 2 – circuit imprimat dublu-strat;
3. Tipul 3 - circuit imprimat multistrat fara treceri
oarbe sau ingropate;
4. Tipul 4 - circuit imprimat multistrat cu treceri
oarbe si/sau ingropate;
5. Tipul 5 - circuit imprimat multistrat cu miez de
metal, fara treceri oarbe sau ingropate;
6. Tipul 6 - circuit imprimat multistrat cu miez de
metal, cu treceri oarbe si/sau ingropate.
TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
21
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:
1.
Subclasa A – numai dispozitive THD (Through-hole
devices);
2.
Subclasa B – numai dispozitive SMD (Sourfacemounted devices);
3.
Subclasa C – THD si SMD;
4.
Subclasa X – THD/SMD complexe, pitch (distanta
dintre pini) fin, capsule BGA (Ball Grid Array);
5.
Subclasa Y - THD/SMD complexe, pitch ultrafin,
capsula tip chip-scale;
6.
Subclasa Z - THD/SMD complexe, pitch fin, capsula
flip-chip.

TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
22


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
4/13/2015
23



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
4/13/2015
24

Un exemplu de caracteristici de baza ale
PCB-urilor, conform claselor IPC:
Numarul de straturi
Latime trasee [mils]
Intern
Extern
Spatiere intre trasee [mils]
Inel circular [mils]
Intern
Extern
Clasa A
6
Clasa B
12
Clasa C
20
12
16
12
8
10
8
4
4
4
8
10
5
8
2
5
TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
25


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
4/13/2015
26



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
4/13/2015
27

Exemplu de tipar de land pentru o
componenta: (a) fara tolerante; (b) cu
tolerante.
(a)
(b)
TSE - Cursul nr. 3
4/13/2015
28