Асемблиране на носима електроника – част I

Електроника • 06.02.2017

Асемблиране на носима електроника – част I
Асемблиране на носима електроника – част I

Същите базови технологии, използвани при стандартните печатни платки, се прилагат и при платките за носима електроника – устройства носени от човека, вградени в дрехи или аксесоари или имплантирани. Само че те, както и платките за тях, са със значително по-малки размери.

Методите за асемблиране при традиционните платки са усъвършенствани и изчистени в течение на много години. Технологиите са стабилни. Температурните режими при запояването по метода reflow – чрез стопяване на предварително нанесената върху контактните площадки спояваща паста – са ясни и добре дефинирани. Няма тайни по тези производствени операции.

Особености на печатните платки за носими електронни устройства
При платките за носими електронни устройства обачe положението е различно. Те са с малки размери и неправилна форма, а носещата им повърхнина е изработена от гъвкави изолационни материали, като майлар и каптон (Mylar® и Kapton® – видове полиимидно фолио/лента). И за да стане задачата още по-трудна, компонентите, които се монтират на тези платки, са възможно най-малките. В резултат на това монтажните операции изискват повишено внимание.

Платките за носими устройства предполагат промени в обичайните методи за асемблиране, но като цяло то се извършва на основата на традиционните операции. Фирмите с добра производствена практика, предлагащи услуги по асемблиране на електронни изделия, би трябвало да могат да приложат опита си от стандартните платки и по отношение на изработката на платки за носими устройства.

Стандартните твърди (неогъваеми) печатни платки могат да са разнообразни по форма и размери, но в повечето случаи са квадратни или правоъгълни. Дебелината им варира от 0.5 мм до 3 мм според вида на материала (стъклотекстолит) и броя на слоевете. При платките за носими електронни устройства формата може да е най-необичайна и се определя от формата на изделието. Размерите им обикновено са от порядъка на малка монета или копче за риза.

В носимите устройства електрическата схема може да се опроводи или изцяло върху гъвкава платка, или пък част от нея да е върху твърда платка, а друга част – върху гъвкава. В повечето случаи схемата се опроводява на два или четири слоя, върху платка от гъвкав полиестер или полиимид. Но в някои по-нови изделия вече се правят от 12 до 14 слоя, при това от различни материали.

Монтирането на гъвкави платки към твърда изисква специална технология, тъй като те са изработени от два различни вида материали с различен коефициент на температурно разширение. Затова при свързването им се използват втвърдяващи се при нагряване адхезиви.

При стандартните твърди платки рядко се правят изпитания за откъсване на запоени компоненти. Но при гъвкавите платки, за вграждане в носими устройства, такива изпитания често се провеждат, за да е сигурно, че спойките върху гъвкавата повърхност са достатъчно здрави да издържат определен брой огъвания.

Датчиците в носимите електронни устройства
Върху стандартните платки рядко се монтират датчици, но в носимата електроника те заемат все по-важно място. Използват се за измерване на пулса, кръвното налягане, изминатото разстояние и др.

По данни на маркетинговата агенция IDTechEx, 3 млрд. датчика ще бъдат вградени в носими електронни устройства до 2025 г., в това число датчици за измерване на физико-химически параметри, на разтягане, налягане, на оптични величини, на биопотенциал, на инерциoнен момент и др. До 2025 г. повече от 30% от датчиците в носимите устройства на пазара ще бъдат на основата на новоразработени технологии, сочат още данните на IDTechEx.

Особено важен момент при асемблирането на гъвкави платки за носими устройства е да се осигури работата на датчиците в пълния им обхват. Важно е също и да има достатъчно контактни площадки, на които да се запои датчикът така, че да прилепва плътно до гъвкавата повърхност и да може да контактува добре с човешката кожа с оглед точното сваляне на първичните данни.

Особености при асемблирането на компоненти в много малки корпуси
При платките за носими електронни устройства трябва да се отдели особено внимание и на корпусите на компонентите. Също както и стандартните платки, платките за носима електроника стават все по-малки и по-малки. Производителите на крайни изделия изискват компонентите, които влагат, да имат все по-високи качествени показатели във все по-малки размери. В резултат на това, производителите на чипове все повече смаляват силициевия кристал и предлагат компоненти като едночиповите системи (SOC, system on a chip) в корпуси с размерите на кристала (CSP, chip-scale package), както и в корпуси микро BGA и QFN (квадратни, плоски без стърчащи пинове).

Миниатюрните компоненти, като тези в корпуси 0201 и 01005, са сериозен проблем при монтирането им върху каквато и да е платка – твърда или гъвкава – просто защото са толкова мънички, че е трудно да се работи с тях. Корпусът 01005, например, който се ползва за пасивни компоненти като кондензатори, резистори и индуктивности, трудно се вижда с невъоръжено око. При по-големите стандартни печатни платки има повече място и за нанасяне на подходящи означения, и за достатъчно големи контактни площадки, на които сравнително по-лесно могат да се направят здрави, надеждни спойки. При гъвкавите платки, обаче, ситуацията е съвсем друга – малките контактни площадки не винаги осигуряват достатъчно здрава връзка за такива миниатюрни компоненти.

За да се осигури достатъчно здрава връзка
между компонентите и платката при запояване, трябва да се отчитат следните фактори:
- посоката на огъване на платката;
- ъгълът на огъване;
- броят огъвания и
- приложението на устройството.
Гъвкавите платки по принцип се правят с цел да могат да се огъват и усукват, което води, обаче, до напрежение в спойките. Ако асемблирането не е извършено правилно, спойките могат да се повредят и компонентите да се разместят.



ЕКСКЛУЗИВНО

Top