Kot osnovna oprema za natančno merjenje, nadzor in analizo je delovanje instrumentov in merilnikov tesno povezano z natančnostjo obdelave notranjih tiskanih vezij. Obdelava natančnih tiskanih vezij za instrumente in merilnike zahteva posebne zahteve, kot so visoka stabilnost, nizka raven hrupa in dolga življenjska doba. V nadaljevanju so analizirane točke obdelave iz več dimenzij.
Lastnosti materiala, primerne za natančno merjenje
Instrumenti in merilniki morajo pogosto obvladovati šibke električne signale, zato sta izolacijska učinkovitost in zmožnost proti-motenja materialov PCB ključnega pomena. Podlage z visoko izolacijsko upornostjo je treba izbrati, da se izognete uhajanju signala ali zunanjim motnjam, ki vplivajo na natančnost merjenja. Hkrati je treba strogo nadzorovati stabilnost dielektrične konstante materiala, zlasti v okoljih z velikimi temperaturnimi spremembami. Tudi majhna nihanja dielektrične konstante lahko povzročijo zamude pri prenosu signala in vplivajo na natančnost merjenja instrumenta. Poleg tega imajo nekateri visoko{5}}natančni instrumenti posebne zahteve za koeficient toplotnega raztezanja tiskanih vezij, ki zahtevajo izbiro ujemajočih se substratov, da se zmanjša deformacija tiskanega vezja zaradi temperaturnih sprememb in prepreči slab stik komponent ali poškodbe vezij zaradi strukturne deformacije.
Strukturna postavitev, ki zadovoljuje kompleksne funkcije
Razporeditev več vrst signalov
Instrumentacijska tiskana vezja pogosto vključujejo več vrst signalov, kot so šibki analogni signali, visoko-hitrostni digitalni signali, visoko-pogonski signali itd. Med obdelavo je potrebna stroga zasnova particije, da se jasno ločijo področja vezij različnih vrst signalov. Med območjem analognega signala in območjem digitalnega signala je na primer nastavljen ozemljitveni izolacijski pas, da se prepreči, da bi visokofrekvenčni šum digitalnega signala motil natančnost merjenja analognega signala. Območja tokokrogov z visoko močjo morajo biti oddaljena od natančnih merilnih tokokrogov, da preprečite vpliv toplote in elektromagnetnega sevanja na občutljiva vezja.
Visoka gostota in prefinjeno ožičenje
Z nenehnim obogatitvijo funkcij instrumentov se stopnja integracije tiskanega vezja povečuje, gostota ožičenja pa se močno izboljša. Med obdelavo je treba doseči fino ožičenje, s širino črte in razmikom, ki ju je mogoče nadzorovati v majhnem obsegu, da se izpolnijo zahteve glede namestitve komponent z več nožicami. Hkrati je treba za linije, ki prenašajo šibke signale, uporabiti diferencialne distribucijske vode za izravnavo zunanjih motenj s simetrično zasnovo linije, ki zagotavlja celovitost signala. Pot ožičenja je treba čim bolj skrajšati, da se zmanjšajo izgube in zakasnitve med prenosom signala, zlasti za visoko{3}}taktne signale in sinhronizacijske signale je potreben strog nadzor dolžine ožičenja in doslednosti impedance.
Zagotovite-dolgoročno stabilno kontrolo natančnosti obdelave
Obdelava mikro lukenj in finih vezij
Natančna tiskana vezja za instrumentacijo pogosto zahtevajo namestitev velikega števila miniaturiziranih komponent, kot so upori in kondenzatorji, pakirani v 01005, kar postavlja izjemno visoke zahteve glede natančnosti obdelave mikro lukenj na tiskanem vezju. Premer vrtanja je treba nadzorovati v majhnem tolerančnem območju, hrapavost stene luknje pa mora biti majhna, da se zagotovi zanesljiva povezava med zatiči komponent in steno luknje. Obdelava vezja zahteva zagotavljanje natančnosti širine črte v območju ± 5 μm, gladke robove brez robov in izogibanje popačenju signala ali tveganju kratkega stika, ki ga povzročajo napake v vezju. Poleg tega je treba pri tokokrogih, ki zahtevajo visoko tokovno nosilnost, natančno nadzorovati debelino bakrene folije, da zagotovimo, da njena tokovna nosilnost ustreza konstrukcijskim zahtevam, hkrati pa se izognemo težavam z odvajanjem toplote, ki jih povzroča prevelika debelina bakrene folije.
Garancija zanesljivosti vmesne medslojne povezave
Kakovost medslojne medsebojne povezave več-plastnega natančnega tiskanega vezja neposredno vpliva na stabilnost instrumenta. Med obdelavo je potrebna visoko natančna tehnologija laminiranja, da se zagotovi, da je napaka poravnave med vsako plastjo nadzorovana v zelo majhnem obsegu, s čimer se izognemo slabim povezavam slepih lukenj, ki jih povzroči neporavnanost vmesnih plasti. Prav tako je treba strogo nadzorovati enakomernost debeline vmesnega sloja izolacije, da se prepreči razpad izolacije, ki ga povzroči prekomerna lokalna električna poljska jakost. Za vmesne povezave kritičnih signalov se lahko uporabi kombinacija stopničastih lukenj ali slepih zakopanih lukenj, da se zmanjšajo impedančni prehodi na poti prenosa signala in zagotovi stabilen prenos signala.
Zaščitni ukrepi za ravnanje s kompleksnimi okolji
Protikorozijska obdelava in obdelava proti-staranju
Nekateri instrumenti in merilniki morajo delovati v vlažnih, prašnih okoljih ali okoljih, ki vsebujejo jedke pline, zato je zaščita PCB bistvena. Poleg običajnih postopkov nanašanja površinskih premazov se lahko uporabijo posebni proti-korozijski premazi, kot so poliimidni premazi, ki lahko ne samo izolirajo vodno paro in jedke snovi, ampak prenesejo tudi določen razpon temperaturnih sprememb, kar zagotavlja dolgoročno-stabilno delovanje tiskanih vezij v težkih okoljih. Za dolgoročno-uporabo natančnih instrumentov je treba odpornost na staranje substratov PCB strogo pregledati, da se prepreči poslabšanje delovanja zaradi staranja materiala in podaljša življenjska doba instrumenta.
Optimizacija in obdelava strukture za odvajanje toplote
Med dolgotrajnim-delovanjem lahko nekatere komponente instrumentov in števcev proizvajajo toploto. Če se kopiči preveč toplote, lahko to vpliva na delovanje tiskanega vezja in okoliških komponent. Med obdelavo je mogoče oblikovati namenske kanale za odvajanje toplote, na primer postavitev velikih površin bakrene folije pod visoko-zmogljive komponente ali uporabo vdelanih blokov za odvajanje toplote za izboljšanje prevodnosti in difuzije toplote. Za visoko-natančne instrumente za merjenje temperature je potrebna tudi zasnova tiskanega vezja za odvajanje toplote, da se zmanjša vpliv samosegrevanja na temperaturni senzor in zagotovi točnost meritev.
Stroga kalibracija in validacija delovanja
Natančna kalibracija električnih parametrov
Ko je obdelava natančnih tiskanih vezij instrumentov in števcev končana, je potrebna celovita kalibracija električnih parametrov. Z uporabo specializirane opreme za natančno testiranje se ojačanje, pasovna širina, linearnost in drugi parametri vsakega modula vezja natančno izmerijo in prilagodijo, da se zagotovi, da izpolnjujejo konstrukcijske specifikacije instrumenta. Za vezja, ki vključujejo šibko ojačanje signala, se je treba osredotočiti na testiranje njihovega koeficienta šuma. Z optimizacijo ozemljitve in zaščite je hrup mogoče nadzirati na izjemno nizki ravni, da se zagotovi sposobnost instrumenta za zaznavanje majhnih signalov.
Dolgoročno testiranje stabilnosti
V nasprotju z navadnimi tiskanimi vezji je za natančna tiskana vezja za instrumente potrebno dolgoročno-testiranje stabilnosti, da se preveri njihova zanesljivost. V pogojih simuliranega delovnega okolja je tiskana vezja podvržena neprekinjenim preskusom delovanja na stotine ali celo tisoče ur, da se spremlja trend sprememb parametrov električne učinkovitosti. Če odmik parametra preseže dovoljeno območje, je treba analizirati razloge in optimizirati tehnologijo obdelave, da zagotovimo, da tiskano vezje ohranja stabilno delovanje skozi celotno življenjsko dobo instrumenta.