Tarkkuusmittauksen, -ohjauksen ja -analyysin ydinlaitteistoina instrumenttien ja mittarien suorituskyky liittyy läheisesti sisäisten painettujen piirilevyjen työstötarkkuuteen. Instrumenttien ja mittareiden tarkkuuspainettujen piirilevyjen käsittely vaatii erityisvaatimuksia, kuten korkean vakauden, alhaisen melutason ja pitkän käyttöiän. Seuraavassa analysoidaan käsittelypisteitä useista ulottuvuuksista.
Materiaalin ominaisuudet sopivat tarkkuusmittauksiin
Mittareiden ja mittareiden on usein käsiteltävä heikkoja sähköisiä signaaleja, joten PCB-materiaalien eristyskyky ja häiriönestokyky- ovat ratkaisevan tärkeitä. Korkean eristysvastuksen substraatit tulee valita, jotta vältetään signaalivuoto tai ulkoiset häiriöt, jotka vaikuttavat mittaustarkkuuteen. Samanaikaisesti materiaalin dielektrisyysvakion stabiilisuutta on valvottava tarkasti, erityisesti ympäristöissä, joissa lämpötilan vaihtelut ovat suuret. Pienetkin vaihtelut dielektrisyysvakiossa voivat aiheuttaa signaalin lähetysviiveitä ja vaikuttaa laitteen mittaustarkkuuteen. Lisäksi joillakin -tarkkuusinstrumenteilla on erityisvaatimuksia painettujen piirilevyjen lämpölaajenemiskertoimelle, mikä edellyttää sopivien substraattien valintaa lämpötilan muutosten aiheuttaman piirilevyn muodonmuutoksen vähentämiseksi ja komponenttien huonon kosketuksen tai rakenteellisten muodonmuutosten aiheuttamien vaurioiden välttämiseksi.
Rakenteellinen asettelu, joka täyttää monimutkaiset toiminnot
Useiden signaalityyppien osiointi
Instrumentointipainetut piirilevyt integroivat usein useita signaalityyppejä, kuten heikkoja analogisia signaaleja,{0}}nopeita digitaalisia signaaleja,-suurtehoisia ohjaussignaaleja jne. Prosessoinnin aikana vaaditaan tiukka osiointisuunnittelu, jotta eri tyyppisten signaalien piirialueet erotetaan selkeästi toisistaan. Esimerkiksi analogisen signaalin alueen ja digitaalisen signaalialueen väliin asetetaan maadoituksen eristyskaista, jotta digitaalisen signaalin korkeataajuinen{4}}kohina ei häiritse analogisen signaalin mittaustarkkuutta. Suuritehoiset piirialueet tulee pitää kaukana tarkkuusmittauspiireistä, jotta vältetään lämmön ja sähkömagneettisen säteilyn vaikutus herkkiin piireihin.
Suuri tiheys ja hienostunut johdotus
Instrumenttitoimintojen jatkuvan rikastamisen myötä piirilevyn integrointiaste kasvaa ja johdotuksen tiheys paranee huomattavasti. Käsittelyn aikana on tarpeen saavuttaa hieno johdotus, jonka linjan leveys ja väli on säädettävissä pienellä alueella, jotta moninastaisten komponenttien asennusvaatimukset täyttyvät. Samanaikaisesti heikkoja signaaleja kuljettaville linjoille tulisi käyttää differentiaalijakolinjoja ulkoisten häiriöiden kompensoimiseksi symmetrisen linjasuunnittelun avulla, mikä varmistaa signaalin eheyden. Johdotusreittiä tulisi lyhentää mahdollisimman paljon häviöiden ja viiveiden vähentämiseksi signaalin lähetyksen aikana. Erityisesti korkeataajuisten kellosignaalien ja synkronointisignaalien tapauksessa tarvitaan johdotuksen pituuden ja impedanssin johdonmukaisuuden tiukkaa valvontaa.
Varmista pitkäaikainen{0}}vakaa koneistustarkkuuden hallinta
Mikroreiän ja hienopiirin käsittely
Tarkkuuspainetut piirilevyt instrumentointiin vaativat usein suuren määrän pienoiskomponenttien, kuten 01005:een pakattujen vastusten ja kondensaattoreiden, asentamista, mikä asettaa erittäin korkeat vaatimukset piirilevyn mikroreikien käsittelyn tarkkuudelle. Poran halkaisijaa tulee säätää pienellä toleranssialueella ja reiän seinämän karheuden tulee olla alhainen, jotta varmistetaan luotettava liitos komponenttien tappien ja reiän seinämän välillä. Piirin prosessointi edellyttää viivan leveyden tarkkuuden varmistamista ± 5 μm:n sisällä, sileät reunat ilman purseita ja signaalin vääristymien tai piirivirheiden aiheuttamien oikosulkuriskien välttämistä. Lisäksi virtapiireissä, jotka vaativat suurta virransiirtokykyä, kuparikalvon paksuutta on säädettävä tarkasti, jotta varmistetaan, että sen virrankantokyky täyttää suunnitteluvaatimukset, samalla kun vältetään liiallisen kuparikalvon paksuuden aiheuttamat lämmönpoisto-ongelmat.
Kerrosten välisen yhteyden luotettavuustakuu
Monikerroksisen tarkkuuspiirilevyn kerrosten välinen liitäntälaatu vaikuttaa suoraan instrumentin vakauteen. Prosessoinnin aikana tarvitaan erittäin tarkkaa laminointitekniikkaa sen varmistamiseksi, että kunkin kerroksen välinen kohdistusvirhe on hallinnassa hyvin pienellä alueella, jolloin vältetään kerrosten välisen kohdistusvirheen aiheuttamat huonot umpireikäliitokset. Kerrosten välisen eristekerroksen paksuuden tasaisuutta on myös valvottava tiukasti, jotta estetään liiallisen paikallisen sähkökentän voimakkuuden aiheuttama eristeen hajoaminen. Kriittisten signaalien kerrosten välisissä kytkennöissä voidaan käyttää porrastettujen tai upotettujen reikien yhdistelmää signaalin siirtotien impedanssitransienttien vähentämiseksi ja vakaan signaalinsiirron varmistamiseksi.
Suojatoimenpiteet monimutkaisissa ympäristöissä
Korroosionesto- ja -ikääntymistä estävä hoito
Joidenkin instrumenttien ja mittareiden on toimittava ympäristöissä, jotka ovat kosteat, pölyiset tai sisältävät syövyttäviä kaasuja, joten piirilevyjen suojauskäsittely on välttämätöntä. Perinteisten pintapinnoitusprosessien lisäksi voidaan käyttää erityisiä korroosionestopinnoitteita, kuten polyimidipinnoitteita, jotka eivät ainoastaan eristä vesihöyryä ja syövyttäviä aineita, vaan myös kestävät tiettyjä lämpötilan muutoksia, mikä varmistaa painettujen piirilevyjen pitkäaikaisen vakaan toiminnan ankarissa olosuhteissa. Tarkkuusinstrumenttien pitkäaikaiskäytössä pcb-alustojen ikääntymisenkestävyys on seulottava tarkasti, jotta vältetään materiaalin ikääntymisen aiheuttama suorituskyvyn heikkeneminen ja pidennetään instrumentin käyttöikää.
Lämmönpoistorakenteen optimointi ja käsittely
Pitkän{0}}käytön aikana jotkin instrumenttien ja mittarien osat voivat tuottaa lämpöä. Jos lämpöä kertyy liikaa, se voi vaikuttaa piirilevyn ja ympäröivien komponenttien suorituskykyyn. Prosessoinnin aikana voidaan suunnitella erityisiä lämmönpoistokanavia, kuten sijoittamalla suuria alueita kuparifoliota suuritehoisten komponenttien alle tai käyttämällä upotettuja lämmönpoistolohkoja lämmönjohtavuuden ja diffuusion parantamiseksi. Korkean-tarkkuuden lämpötilanmittauslaitteissa tarvitaan myös PCB:n lämmönpoistosuunnittelu, jotta voidaan vähentää itsekuumenemisen vaikutusta lämpötila-anturiin ja varmistaa mittaustarkkuuden.
Tiukka suorituskyvyn kalibrointi ja validointi
Sähköisten parametrien tarkka kalibrointi
Kun instrumenttien ja mittarien tarkkuuspiirilevykäsittely on valmis, tarvitaan kattava sähköisten parametrien kalibrointi. Erikoistuneiden tarkkuustestauslaitteiden avulla kunkin piirimoduulin vahvistus, kaistanleveys, lineaarisuus ja muut parametrit mitataan ja säädetään tarkasti sen varmistamiseksi, että ne täyttävät laitteen suunnitteluvaatimukset. Piireissä, joissa signaalin vahvistus on heikko, on tarpeen keskittyä niiden kohinakertoimen testaamiseen. Maadoituksen ja suojauksen optimoinnilla kohinaa voidaan ohjata erittäin alhaiselle tasolle, jotta varmistetaan instrumentin kyky havaita pieniä signaaleja.
Pitkäaikainen vakaustestaus
Toisin kuin tavalliset painetut piirilevyt, instrumentointiin käytettävät tarkkuuspainetut piirilevyt vaativat pitkän{0}}vakaustestin luotettavuuden varmistamiseksi. Simuloiduissa työympäristöolosuhteissa piirilevylle tehdään jatkuvat käyntitestit satojen tai jopa tuhansien tuntien ajan sen sähköisten suorituskykyparametrien muutostrendin seuraamiseksi. Jos parametrien poikkeama ylittää sallitun alueen, on syytä analysoida syyt ja optimoida prosessointitekniikka sen varmistamiseksi, että piirilevy säilyttää vakaan suorituskyvyn koko instrumentin käyttöiän ajan.