Diretrizes Essenciais de Design de PCB para Smartphones Modernos

Até agora, smartphones tornaram-se um produto eletrônico indispensável, de modo que mais de um terço das comunicações e atividades diárias são completadas através de smartphones, com seu valor aumentando rapidamente a cada ano. Estima-se que telefones móveis com recursos de linguagem diminuirão a uma taxa de 23,5% até 2020. Contrariamente, smartphones em todos os níveis manterão uma tendência de crescimento de 8,0% até 2020, incluindo smartphones de baixo custo e baixa funcionalidade, smartphones médios e smartphones high-end.

Além de funções ordinárias como comunicação por voz e e-mail, os smartphones de hoje devem conformar-se a funções equivalentes a PCs, incluindo navegação na web, comunicação e serviço online e mídia social, etc. Além disso, o mais recente sistema operacional permite que usuários de smartphones baixem facilmente janelas com funções particulares e software multimídia auto-personalizado e os smartphones de hoje são até capazes de conectar com smartwatches, PCs, eletrodomésticos e equipamentos de bordo para atender a mais demandas das pessoas. Quando se trata de aparência e dimensões, os smartphones desenvolver-se-ão em direção a grande escala, mas finura. No futuro, smartphones com espessura menor que 8 mm tornar-se-ão uma tendência principal. Monitores movem-se para alta definição (HD) e tela grande. A câmera equipada será atualizada de 16 milhões de pixels para 20 milhões de pixels. Além das modificações esperadas introduzidas acima, outras modificações de especificação de smartphones são resumidas na tabela abaixo.

Item		2014	2018	2024
Dimensões externas médias (L×C×A/mm)		77,5×152,8×8,5	75×150×8,0	70×145×7,0
Volume médio (cm³)/peso (g)		100/171	90/160	71/150
Consumo de energia em chamada (W)		0,6-1,2	0,5-0,9	0,4-0,6
Monitor	Dispositivo de exibição	LCD, OLED	LCD, OLED, Flex LCD, Papel eletrônico colorido	LCD, OLED, flex LCD, Papel eletrônico colorido, Componentes de emissão espontânea
	Dimensões (pol)	4,95-6,0	5,7-7,0	5,0-7,5
	Definição	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)
Câmera	Modo	CMOS
	Resolução (milhões)	8-20	8-24	8-40
Comunicação de Campo Próximo		Comunicação infravermelha, Bluetooth, NFC, wireless LAN, WiMAX	Bluetooth, NFC, Wireless LAN, WiMAX, onda milimétrica
Dispositivo Mestre de Gravação		Armazenamento interno, Cartão de memória servidor web	Armazenamento interno, Cartão de memória servidor em nuvem
Bateria		Bateria de íon-lítio, bateria de polímero de lítio		Bateria de íon-lítio, bateria de polímero de lítio, Célula solar, Célula de combustível

Requisitos de PCB para Smartphone

Baseado nas funções e tendência de desenvolvimento de futuros smartphones, PCBs multi-camadas altamente complexas devem ser aplicadas como placa-mãe e PCBs multi-camadas baixas como placas-filhas complementares. Quando se trata da fabricação de placas-mãe, PCBs multi-camadas build-up (BUM) de 10 camadas são geralmente selecionadas. Devido à integração de funções liderada por empacotamento de semicondutores (SiP), é extremamente provável que a contagem de camadas se mantenha inalterada ou até reduzida. Desde que o ano de 2015 testemunhou a aplicação de processador de 64 bits e o espaçamento de pinos de CI encolheu de 0,4 mm para 0,35 mm, a contagem de camadas da placa-mãe possivelmente aumentará para 12 camadas ou mais por enquanto. A tendência de desenvolvimento de estrutura e distribuição de placa em smartphones são resumidas na tabela a seguir.

Item		2014	2018	2024
Contagem de PCBs		1-3		0-3
Tipo de Placa-mãe		PCB BUM		PCB BUM, PCB de Vidro
Dimensões da Placa-mãe (mm)		50×50-55×120
Contagem de Camadas do PCB da Placa-mãe do Smartphone		8-12	8-10	6-10
Soma de Componentes no PCB da Placa-mãe do Smartphone		500-1300		500-1000
Dimensão Mínima de Componentes (mm)		0,4×0,2
Soma de LSI		16-28	14-25	10-20
FPGA	Soma	7-14	6-13	5-12
	Espaçamento Mínimo (mm)	0,4	0,35	0,25
	Terminais Máximos	1044	1200
Soma de Módulos de Função		5-15	4-12	3-10
Soma de Conectores		5-20	4-15	3-10

O design tecnológico de PCB é tão importante que desempenha um papel chave na fabricação eficaz de PCBs com baixo custo. Uma nova geração de tecnologia de montagem em superfície (SMT) requer que designers tenham que levar em consideração questões de fabricação desde o início, devido à sua complexidade, já que uma pequena modificação de arquivos de design definitivamente levará a tempo de produção atrasado e custo de desenvolvimento aumentado. Até mesmo uma mudança de posição de um pad requer re-roteamento e refabricação de estêncil de pasta de solda. A situação torna-se mais difícil para circuitos analógicos que buscam tanto redesign quanto reteste. No entanto, se questões permanecerem não resolvidas, mais perdas serão causadas na produção em volume no final. Portanto, designers devem prestar total atenção a questões tecnológicas desde o início. Uma regra simples: quanto mais cedo as questões tecnológicas são resolvidas, mais benéfico será para os fabricantes.

Elementos que devem ser levados em conta em termos de design tecnológico de placas de circuito de smartphone incluem:
• Linha de transmissão, furo de posicionamento e marcas fiduciais compatíveis com fabricação e montagem automáticas;
• Painéis associados com eficiência de fabricação;
• Material de PCB, método de PCBA, distribuição de componentes e tipo de empacotamento, design de pad e design de máscara de solda relacionados à porcentagem de aprovação de soldagem;
• Espaçamento de componentes e design de pad de teste conectados com inspeção, retrabalho e teste;
• Caracteres de serigrafia ou corrosão associados com montagem, depuração e fiação.

Requisitos de Design de PCB para Smartphone

a. PCB multi-camadas laminada

A tecnologia de fabricação de PCB multi-camadas laminada é um tipo de tecnologia de fabricação de PCB multi-camadas que está sendo amplamente aplicada atualmente. Durante a aplicação da tecnologia de fabricação de PCB multi-camadas laminada, o processo subtrativo é aplicado para fabricar a camada de circuito. A interconexão entre camadas é alcançada através de etapas de laminação, furação mecânica, cobre químico e galvanoplastia de cobre. Finalmente vêm máscara de solda, revestimento de solda e serigrafia para completar uma peça de placa de circuito.

b. Tecnologia BUM

Em placa de substrato isolante ou placa tradicional de dupla face ou multi-camadas, dielétrico isolante revestido é aplicado para formar trilhas e furos passantes através de galvanoplastia de cobre químico e elétrico. O processo continua repetidamente até que PCB multi-camadas com a contagem de camadas demandada seja finalmente fabricada. A característica ideal do PCB BUM é que a camada de substrato é tão fina, a largura e espaçamento de trilha tão baixos e o diâmetro de via tão pequeno que apresenta tão alta densidade. Assim, pode ser aplicado em empacotamento de alta densidade de grau CI.

c. Marcas fiduciais

Como uma regra geralmente aceita, cada lado da placa-filha em smartphones deve ter pelo menos 2 marcas fiduciais. Quando o espaço é realmente tão limitado, elas podem ser arranjadas flexivelmente. Elas devem ser projetadas para ser um gráfico circular cujo diâmetro é 1 mm (40 mil). Com contraste entre cor do material e ambiente, a área de máscara de solda deve ser deixada 1 mm (40 mil) maior que as marcas fiduciais e nenhum caractere é permitido. Quando o espaço imobiliário é tão limitado, o tamanho da área de máscara de solda pode ser arranjado para ser 0,5 mm mais largo, mas pads de solda com a mesma cor não devem ser projetados dentro de uma faixa de 3 mm.

Além disso, marcas fiduciais na mesma placa devem apresentar o mesmo fundo interno, ou seja, devem manter compatibilidade no revestimento de cobre. Uma marca fiducial solitária sem roteamento ao redor deve ser projetada para ser um círculo de proteção com diâmetro interno de 3 mm e largura circular de 1 mm. Além disso, figuras de coordenadas devem ser apresentadas por marcas fiduciais que não devem ser consideradas como um sinal após o design de PCB.

d. Design de Painel

• Método de painel com V-groove de dupla face funciona bem para PCBs quadrados com atributos de margens limpas após quebra e baixo custo de fabricação. Assim, é primeiramente sugerido. Geralmente, um ângulo de 30 graus é aplicado com sua espessura sendo um quarto ou terço da espessura da placa. No entanto, este método não serve para placas de circuito impresso com CIs com encapsulamento BGA ou QFN.

• Furo longo mais furo circular deve ser aplicado em placas-mãe com mais de 4 camadas, enquanto outras placas-filhas, como placa de botões, placa LCD, placa de cartão SIM e placa de cartão TF, devem selecionar método de painel baseado na figura e forma das placas de circuito impresso. Sugere-se que furo longo mais furo circular seja aplicado para formas arco ou irregulares. Nosso artigo The Surprising Secret to Designing Combination Method of PCB Panels contará mais métodos de combinação em termos de design de painel.

Como dispositivos indispensáveis das pessoas, smartphones estão se desenvolvendo em direção a inteligência, miniaturização e multi-funções, exigindo, portanto, demandas mais altas para PCBs que conformam-se a todas as funções de dispositivos eletrônicos. Se você precisa de um parceiro confiável de produção de PCB para fabricar seus PCBs de smartphone, a PCBCart pode ajudar. Temos fornecido serviços de produção completa de PCB com garantia de qualidade para empresas de campos de telecomunicações por 10 anos. Nossa experiência e especialistas permitem que você obtenha as melhores placas de circuito de sempre a preço custo-efetivo.

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