PCB-Designanforderung für Smartphones

Bis heute sind Smartphones zu einem so unverzichtbaren elektronischen Produkt geworden, dass mehr als ein Drittel der täglichen Kommunikation und Aktivitäten über Smartphones abgewickelt werden, deren Wert jedes Jahr rapide steigt. Es wird geschätzt, dass Mobiltelefone mit Sprache bis 2020 um 23,5 % zurückgehen werden. Im Gegensatz dazu werden Smartphones auf allen Ebenen bis 2020 einen Wachstumstrend von 8,0 % beibehalten, einschließlich kostengünstiger und schlecht funktionierender Smartphones, mittlerer Intelligenz Telefone und High-End-Smartphones.

Abgesehen von gewöhnlichen Funktionen wie Sprachkommunikation und E-Mail sollten Smartphones heute Funktionen entsprechen, die denen von PCs entsprechen, einschließlich Webseiten-Browsing, Online-Kommunikation und -Dienste sowie soziale Medien usw. Darüber hinaus ermöglicht das neueste Betriebssystem Smartphone-Benutzern das einfache Herunterladen von Windows mit speziellen Funktionen und multimedialen selbstangepassten Software und Smartphones sind heute sogar in der Lage, sich mit intelligenten Uhren, PCs, Haushaltsgeräten und Bordgeräten zu verbinden, um mehr Anforderungen der Menschen zu erfüllen. Smartphones werden sich in Aussehen und Abmessungen in Richtung Größe, aber Schlankheit entwickeln. In Zukunft werden Smartphones mit einer Dicke von weniger als 8 mm zum Mainstream. Monitore wechseln zu High Definition (HD) und Großbild. Die ausgestattete Kamera wird von 16 Millionen Pixel auf 20 Millionen Pixel aufgerüstet. Neben den oben eingeführten erwarteten Änderungen sind weitere Spezifikationsänderungen von Smartphones in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Artikel		2014	2018	2024
Durchschnittliche Außenmaße (B×L×H/mm)		77,5*152,8*8,5	75*150*8,0	70*145*7,0
Durchschnittliches Volumen (cm 3 )/Gewicht (g)		100/171	90/160	71/150
Leistungsaufnahme beim Anrufen (W)		0,6–1,2	0,5–0,9	0,4-0,6
Monitor	Anzeigegerät	LCD, OLED	LCD, OLED, Flex-LCD, elektronisches Farbpapier	LCD, OLED, Flex-LCD, Farbelektronisches Papier, Spontanemissionskomponenten
	Abmessungen (Zoll)	4,95-6,0	5.7-7.0	5.0-7.5
	Definition	Wide-VGA-Wide-XGA High-Definition-TV (1080P)	Wide-VGA-Wide-XGA+ Full High-Definition TV(4K)	Wide-SVGA-Wide-SXGA Full High-Definition TV (8K)
Kamera	Modus	CMOS
	Auflösung (Millionen)	8-20	8-24	8-40
Nahfeldkommunikation		Infrarotkommunikation, Bluetooth, NFC, WLAN, WiMAX	Bluetooth, NFC, WLAN, WiMAX, Millimeterwelle
Master-Aufnahmegerät		Interner Speicher, Speicherkarten-Webserver	Interner Speicher, Speicherkarten-Cloud-Server
Batterie		Lithium-Ionen-Akku, Li-Polymer-Akku		Lithium-Ionen-Akku, Li-Polymer- Akku, Solarzelle, Brennstoffzelle

Smartphone-PCB-Anforderung

Basierend auf Funktionen und Entwicklungstrends zukünftiger Smartphones sollten hoch mehrlagige Leiterplatten als Hauptplatine und niedrig mehrlagige Leiterplatten als komplementäre Tochterplatine verwendet werden. Bei der Herstellung von Motherboards werden in der Regel 10-lagig aufgebaute Multilayer (BUM)-Leiterplatten gewählt. Aufgrund der durch Halbleiterverpackungen (SiP) geleiteten Funktionsintegration ist es sehr wahrscheinlich, dass die Anzahl der Schichten unverändert bleibt oder sogar reduziert wird. Da im Jahr 2015 die Anwendung von 64-Bit-Prozessoren und IC-Pin-Abständen von 0,4 mm auf 0,35 mm geschrumpft ist, wird die Anzahl der Schichten der Hauptplatine möglicherweise vorerst auf 12 Schichten oder mehr steigen. Die Entwicklungstrends der Platinenstruktur und -verteilung in Smartphones sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Artikel		2014	2018	2024
PCB-Anzahl		1-3		0-3
Motherboard-Typ		BUM PCB		BUM-PCB, Glas-PCB
Mainboard-Abmessungen (mm)		50*50-55*120
Layer-Anzahl der Smartphone-HauptplatinePCB		8-12	8-10	6-10
Summe der Komponenten auf der Platine der Smartphone-Hauptplatine		500–1300		500-1000
Mindestmaß der Komponenten (mm)		0,4*0,2
Summe von LSI		16-28	14-25	10-20
FPGA	Summe	7-14	6-13	5-12
	Mindestabstand (mm)	0,4	0,35	0,25
	Max. Terminals	1044	1200
Summe der Funktionsbausteine		5-15	4-12	3-10
Summe der Konnektoren		5-20	4-15	3-10

Das technologische Design von Leiterplatten ist so wichtig, dass es eine Schlüsselrolle bei der effektiven und kostengünstigen Herstellung von Leiterplatten spielt. Eine neue Generation der Oberflächenmontagetechnologie (SMT) erfordert, dass Designer aufgrund ihrer Komplexität Herstellungsprobleme von Anfang an berücksichtigen müssen, da eine geringfügige Änderung der Designdateien definitiv zu einer verzögerten Produktionszeit und erhöhten Entwicklungskosten führen wird. Sogar eine Änderung einer Pad-Position erfordert ein Umleiten und eine Wiederaufarbeitung der Lotpastenschablone. Schwieriger wird die Situation für analoge Schaltungen, die sowohl ein Redesign als auch ein erneutes Testen anstreben. Bleiben die Probleme jedoch ungelöst, wird am Ende mehr Verlust in der Serienproduktion verursacht. Daher müssen Designer von Anfang an technologischen Fragen volle Aufmerksamkeit schenken. Eine einfache Regel:Je früher technologische Probleme gelöst werden, desto vorteilhafter ist es für die Hersteller.

Zu den Elementen, die beim technologischen Design von Smartphone-Leiterplatten berücksichtigt werden sollten, gehören:
• Übertragungsleitung, Positionierungsloch und Passermarken, die mit automatischer Fertigung und Montage kompatibel sind;
• Panels in Verbindung mit Fertigungseffizienz;
• PCB-Material, PCBA-Methode, Komponentenverteilung und Verpackungstyp, Pad-Design und Lötmaskendesign in Bezug auf den Lötprozentsatz;
• Komponentenabstand und Test-Pad-Design in Verbindung mit Inspektion, Nacharbeit und Tests;
• Siebdruck- oder Korrosionszeichen im Zusammenhang mit Montage, Fehlersuche und Verdrahtung.

Anforderungen an das PCB-Design für Smartphones

a. Mehrschichtige Leiterplatte laminieren

Die Laminat-Multilayer-PCB-Fertigungstechnologie ist eine Art von Multilayer-PCB-Fertigungstechnologie, die derzeit weit verbreitet ist. Während der Anwendung der Laminat-Multilayer-PCB-Fertigungstechnologie wird ein subtraktiver Prozess zur Herstellung der Schaltungsschicht angewendet. Die Verbindung zwischen den Schichten wird durch Stufen der Laminierung, des mechanischen Bohrens, des stromlosen Kupfers und der Kupferplattierung erreicht. Schließlich kommen Lötstoppmaske, Lötbeschichtung und Siebdruck, um ein Stück Leiterplatte fertigzustellen.

b. BUM-Technologie

Auf einer isolierenden Substratplatte oder einer herkömmlichen doppelseitigen oder mehrschichtigen Platte wird ein beschichtetes isolierendes Dielektrikum aufgebracht, um Leitungen und Durchgangslöcher durch chemisches Kupferplattieren und elektrisches Kupferplattieren zu bilden. Der Prozess wird immer wieder fortgesetzt, bis schließlich Multilayer-Leiterplatten mit der geforderten Lagenzahl hergestellt sind. Das optimale Merkmal von BUM PCB ist, dass die Substratschicht so dünn, die Leiterbahnbreite und der Abstand so gering und der Durchkontaktierungsdurchmesser so klein ist, dass sie eine so hohe Dichte aufweist. Daher kann es in IC-Grad-Verpackungen mit hoher Dichte angewendet werden.

c. Passermarken

Als allgemein akzeptierte Regel sollte jede Seite der Tochterplatine in Smartphones mindestens 2 Passermarken haben. Wenn der Platz doch so begrenzt ist, lassen sie sich flexibel anordnen. Sie sollten als kreisförmige Grafik mit einem Durchmesser von 1 mm (40 mil) gestaltet sein. Bei Kontrast zwischen Materialfarbe und Umgebung sollte der Lötmaskenbereich 1 mm (40 mil) größer als die Bezugsmarkierungen bleiben, und es ist kein Zeichen zulässig. Wenn der Platz so begrenzt ist, kann die Größe des Lötmaskenbereichs um 0,5 mm breiter gestaltet werden, aber Lötpads mit der gleichen Farbe sollten nicht innerhalb eines Bereichs von 3 mm entworfen werden.

Außerdem sollten Passermarken auf der gleichen Platine den gleichen internen Hintergrund aufweisen, d. h. sie sollten in der Kupferbeschichtung kompatibel bleiben. Eine einsame Passermarke ohne Umrundung sollte als Schutzkreis mit 3mm Innendurchmesser und 1mm Kreisbreite ausgeführt werden. Außerdem müssen Koordinatenangaben durch Passermarken gekennzeichnet sein, die nach dem PCB-Design nicht als Zeichen zu werten sind.

d. Panel-Design

• Die doppelseitige V-Nut-Plattenmethode eignet sich gut für quadratische Leiterplatten mit sauberen Rändern nach dem Aufbrechen und niedrigen Herstellungskosten. So wird es zunächst vorgeschlagen. Im Allgemeinen wird ein Winkel von 30 Grad angewendet, wobei seine Dicke ein Viertel oder Drittel der Plattendicke beträgt. Diese Methode eignet sich jedoch nicht für Leiterplatten mit ICs mit BGA- oder QFN-Gehäusen.

• Bei Hauptplatinen mit mehr als 4 Schichten muss ein Langloch plus ein kreisförmiges Loch angebracht werden, während andere Tochterplatinen wie Tastenplatinen, LCD-Platinen, SIM-Kartenplatinen und TF-Kartenplatinen die Panelmethode basierend auf der Figur und Form des Drucks auswählen sollten Leiterplatten. Es wird empfohlen, Langloch plus kreisförmiges Loch auf Bogen oder unregelmäßige Formen anzuwenden. In unserem Artikel „Das überraschende Geheimnis für das Design von Kombinationsverfahren für Leiterplatten“ erfahren Sie mehr über Kombinationsmethoden für das Design von Leiterplatten.

Als Must-Have-Geräte der Menschen entwickeln sich Smartphones in Richtung Intelligenz, Miniaturisierung und Multifunktionalität und erfordern danach höhere Anforderungen an Leiterplatten, die allen Funktionen elektronischer Geräte entsprechen. Wenn Sie einen zuverlässigen PCB-Produktionspartner für die Herstellung Ihrer Smartphone-PCBs benötigen, kann PCBCart Ihnen helfen. Seit 10 Jahren bieten wir Unternehmen aus dem Telekommunikationsbereich Qualitätsgarantie für die vollständige Leiterplattenproduktion. Unsere Erfahrung und Experten ermöglichen es Ihnen, die besten Leiterplatten aller Zeiten zu einem günstigen Preis zu erhalten.

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