MEMS 마이크로 전자 기계 시스템 소개

Microelectromechanical systems (MEMS) are devices that have moving parts that are made of microscopic components. They are also called micromechatronics and microsystems. At the nanoscale, they merge into nanoelectromechanical systems or nanotechnology.
Nanotubes are a fundamental unit process for manufacturing mems micro electro mechanical systems

The researchers at the University of Illinois have made a major breakthrough in microelectromechanical systems, and the discovery has a broad range of applications. Nanotubes are a fundamental unit process in manufacturing mems micro electro mechanical systems, and their work has implications for the design of many new kinds of mems. They have demonstrated that nanotubes can be patterned using two gold electrodes, and that they can be patterned using electron beam lithography and lift-off.

Nanotubes can be manufactured using different techniques, including electroforming and nanomachining. The process also allows for a wide range of applications, from single-use point-of-care diagnostics to multi-use devices for blood analysis and cell count analysis. It is also used in DNA duplication devices, such as Polymerase Chain Reaction (PCR) systems that amplify minuscule DNA and produce exact duplication. Other applications for nanotubes include optical switching networks and high-definition displays.

The manufacturing of nanotubes is an advanced process that involves the assembly of numerous functional materials and functional groups. The process allows the simultaneous manufacturing of a large number of nanodevices. The process is highly complex and time-consuming, with an average process taking about six months for a five nanometer feature.

Silicon is an attractive material for MEMS devices

Silicon is a highly attractive material for MEMS devices because of its high mechanical and electrical properties. In addition, it is compatible with most batch-processed integrated circuits technologies, which makes it an ideal material for many types of miniaturized systems. However, silicon is not without drawbacks.

While SiC is more expensive than silicon, it has some advantages. Its electrical and mechanical properties can be tailored to the requirements of MEMS devices. However, SiC is not yet widely available to designers. Further research is needed to develop the most efficient process technology for SiC MEMS devices.

The key advantages of SiC over silicon are its high thermal conductivity, high break down field, and high saturation velocity. These features make it an excellent material for electronic devices in extreme environments. In addition, it also has a high hardness and wear resistance. The latter is important for sensors that must perform under harsh conditions.

Packaging issues in MEMS devices

Packaging issues are critical to the reliability and performance of MEMS devices. These devices have micron-scale feature sizes and can be prone to scratching, wear, and misalignment. They are also vulnerable to reliability failure mechanisms such as mechanical shock, electrostatic discharge, and stiction. Additionally, moisture, vibration, and mechanical parts may damage the MEMS. For these reasons, the packaging and process of these devices should be carefully considered before the project begins.

Considering package effects early on in the design process is essential for a successful MEMS device. Otherwise, developers risk costly design and fabrication cycles. The solution is to incorporate these effects into a compact, behavioral model, which reduces simulation time and allows for more complex simulations. In addition, it can help prevent the costly pitfalls associated with poor packaging.

Packaging issues can also affect the quality and yield of MEMS devices. In some cases, the devices require a special packaging that can protect them from the harsh environment. As a result, techniques are being developed to handle and process these devices. However, many of these processes are harmful to the MEMS device and lower its yield. This paper aims to shed light on these challenges and to provide solutions to overcome them.

Applications of MEMS devices

Micromechanical devices (MEMS) are tiny devices that can perform many tasks. They can sense pressure, detect motion and measure forces. They can also be used to monitor and control fluids. These devices are particularly useful for medical applications and are dubbed BioMEMS. These devices can perform various tasks in the body, including acting as chemical analysers, micro-pumps and hearing aid components. Eventually, these devices could even become permanent inhabitants of the human body.

These devices are made up of components that are between one hundred micrometers in size. The surface area of a digital micromirror device can be more than 1000 mm2. They are typically comprised of a central unit that processes data and a few components that interact with their surroundings.

Several MEMS devices are currently available in the market, ranging from single-function sensors to system-on-chip devices. The latter combine the use of several MEMS devices with signal conditioning electronics and embedded processors. Several industries have implemented MEMS technology for various measurements.

인쇄 회로 기판 제조에서 블라인드 비아와 매립 비아의 비교

There are several advantages of using buried vias as opposed to blind vias for the fabrication of printed circuit boards. Buried vias can be fabricated at a lower density without affecting the overall board size or layer count. This is advantageous for designers who need to save space while still meeting tight design tolerances. Buried vias also reduce the risk of breakouts.

Disadvantages

Blind via fabrication involves a series of processes that begin by bonding a photosensitive resin film to a core. The photosensitive resin film is then overlaid with a pattern. This pattern is exposed to radiation. It then hardens. A subsequent etching process creates holes in the conductive layer. This process is then repeated on other layers and surface layers. This process has a fixed cost.

Blind vias are more expensive than buried vias because they must cut through a number of copper layers. They also have to be enclosed within a terminal point, which increases the cost significantly. However, this approach has many benefits, especially when manufacturing a PCB with high-density components. It improves size and density considerations and also allows for high signal transmission speed.

The least expensive of the two methods is the controlled-depth blind via. This method is usually done by using a laser. The holes need to be large enough for mechanical drills. In addition, they must be clear of circuits underneath.

비용

Blind vias and buried vias are two different types of vias that are used in the manufacturing of printed circuit boards. They are similar in that they both connect to different parts of the inner layer of the boards. The difference lies in the depth of the hole. Blind vias are smaller than buried vias, which helps to reduce the space between them.

Blind vias save space and meet high design tolerances. They also reduce the chances of breakout. However, they also increase the manufacturing cost of the board, as they require more steps and precision checks. Buried vias are more affordable than blind vias, but it is important to choose the right electronic contract manufacturing partner for your project.

Both blind vias and buried vias are important components of a multilayer PCB. However, buried vias are much less expensive to produce than blind vias, as they are less visible. Despite these differences, blind vias and buried vias are similar in the amount of space they take up on the PCB. In the manufacturing process, both types require drilling via holes, which can account for 30 to 40% of the total manufacturing costs.

PCB construction

Through-hole via and blind via are two different types of electrical connections. The former is used for connections between the internal and external layers of the PCB, and the latter is used for the same purpose but without connecting the two layers. Through-hole vias are more common for two-layer boards, while boards with more layers may be specified with blind vias. However, these two types of connections cost more, so it’s important to consider the cost when choosing one type over the other.

The disadvantages of blind vias are that they are more difficult to drill after lamination, which may make it difficult to plate the boards. Furthermore, controlling the depth of the blind via after lamination requires very precise calibration. This constraint means that blind and buried vias are not practical for many board configurations requiring three lamination cycles or more.

The other major disadvantage of blind vias is that they are difficult to clean. As these are open cavities, air, and other foreign particles will find their way into them. Therefore, it is important to maintain a controlled environment to avoid any problems.

3 금속 코어 PCB용 기본 재료

금속 코어 PCB의 기본 아이디어는 단락을 일으킬 수 있는 도금된 스루홀을 없애는 것입니다. THT를 사용하는 표면 실장 부품도 이러한 유형의 PCB에는 허용되지 않습니다. 대신, 구리 레이어는 블라인드 비아와 매립 비아를 통해 상호 연결됩니다.

다층 MCPCB

많은 열에 노출될 제품을 개발하는 경우 금속 코어 PCB는 열을 차단할 수 있는 좋은 방법입니다. 그러나 이러한 유형의 PCB도 신중한 열 관리가 필요합니다. 애플리케이션에 완벽하게 적합한 MCPCB를 만들려면 PCB 설계 및 제조 프로세스에 대한 확실한 이해가 필요합니다. 이 기사는 MCPCB 설계의 기본 사항과 완벽한 다층 PCB를 제작하는 방법을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

제조 공정의 첫 번째 단계는 전자 설계 자동화 소프트웨어에서 다층 PCB 설계 및 출력을 생성하는 것입니다. 디자인을 만들었으면 다음 단계인 MCPCB 사본 인쇄로 넘어갈 수 있습니다. MCPCB를 깨끗한 표면에 인쇄해야 합니다. 기판을 인쇄한 후에는 화학 물질을 사용하여 표면에서 과도한 구리를 제거할 수 있습니다. 깔끔한 정렬로 선을 펀칭해야 합니다.

알루미늄 MCPCB

알루미늄 MCPCB는 PCB 기본 재료로 널리 사용됩니다. 이 소재는 열전도율이 우수하고 열 방출이 뛰어납니다. 또한 구리보다 상대적으로 저렴합니다. 그러나 필요에 맞는 올바른 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 대부분의 전자제품 매장에서 알루미늄 MCPCB를 찾을 수 있습니다.

알루미늄은 종종 평면 MCPCB를 생산하는 데 사용됩니다. 이 소재는 또한 매우 다재다능하며 구부릴 수 있는 MCPCB에 사용할 수 있습니다. 또한 자동차에서 오디오 장비에 이르기까지 다양한 응용 분야에도 사용됩니다. 또한 열 전도성이 뛰어나 고전력 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

알루미늄 MCPCB의 또 다른 장점은 고온에 대한 복원력이 뛰어나다는 점입니다. 이 소재는 최대 섭씨 140도의 열을 견딜 수 있습니다. 이 소재는 140°C의 높은 온도를 견딜 수 있지만 치수는 약 2.5-3%까지 확장됩니다. 구리 기반 MCPCB는 알루미늄 기반보다 가격이 비싸지만, 신뢰성과 내구성이 더 뛰어납니다. 또한 구리 기반 MCPCB는 모든 MCPCB 기본 재료 중에서 최고의 열 전도성을 제공합니다.

구리 MCPCB

구리 MCPCB는 여러 층의 구리로 구성된 전기 회로 기판입니다. 열전도율과 전기를 분리해야 하는 고온 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 이 유형의 기판은 자동차, 오디오 장비 및 전원 공급 장치에도 사용됩니다. 구리 MCPCB는 열전기 분리 기술을 사용하여 제조됩니다.

MCPCB의 금속층은 열 전도성이 있으므로 큰 실장 구멍을 뚫어야 합니다. 이는 제조 공정 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 단층 MCPCB는 무전해 구리 증착이 필요하지 않으므로 이중 또는 삼중 기판보다 짧은 시간에 만들 수 있습니다. 단층 MCPCB는 FR4 PCB와 동일한 공정을 사용하여 만들 수 있습니다. 반면, 내부에 알루미늄이 있는 2레이어 PTH 보드는 사전 드릴링과 절연 재료로 충진해야 합니다. 또한 도금된 스루홀을 형성하기 위해 다시 드릴링하는 단계가 필요합니다.

구리 MCPCB는 일반적으로 알루미늄 기반 PCB보다 비쌉니다. 하지만 알루미늄 기반 기판에 비해 열전도율과 내구성이 향상되는 등 많은 이점을 제공합니다.

알루미늄 유전체 MCPCB

알루미늄 PCB는 평평하고 그 사이에 얇은 전도성 유전체 층이 있습니다. 알루미늄 클래드 또는 알루미늄 베이스 PCB라고도 하는 이 PCB는 1970년대에 개발되었으며 이후 전자 기기에 널리 사용되었습니다. 이 보드는 향상된 열 전도성, 저렴한 비용, 유연성 등 표준 FR-4 구조에 비해 많은 장점이 있습니다.

MCPCB는 일반적으로 열 방출이 필요한 고온 전기 애플리케이션에 사용됩니다. 예를 들어 오디오 장비, 전원 공급 장치 및 자동차에 일반적으로 사용됩니다.

구리 유전체 MCPCB

유전체 층은 구리와 금속 층을 분리합니다. 이 층은 열을 방출하는 데 도움이 됩니다. 두께는 35um에서 350um까지 다양하며 1~10온스/ft2입니다. 또한 기판은 전체 기판을 덮는 솔더 마스크로 코팅되어 있습니다.

이 유형의 PCB에는 두 도체 층 사이에 구리 층이 있습니다. 또한 두 층 사이에 얇은 유전체 층이 있습니다. FR-4 유형 PCB 재료와 유사합니다. 그러나 유전체 층이 얇게 유지되어 금속판과의 거리가 줄어듭니다.

이 유형의 PCB는 대량의 열을 발생시키는 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 열을 발산하는 전도성 코어가 있기 때문에 특히 전력 전자 장치에 적합합니다. 또한 두께가 두껍기 때문에 더 작은 조각으로 자르기가 어렵습니다. 이 소재는 매우 견고하여 회로 기판이 고온에 노출되는 애플리케이션에 더 적합한 선택입니다.

다층 PCB 스택업 계획 방법

다층 PCB를 설계할 때는 다음 요소를 고려해야 합니다. 레이어 3 신호의 기준면은 일반적으로 레이어 2와 5에 위치합니다. 레이어 4에서 라우팅되는 신호는 이러한 레퍼런스 플레인을 사용합니다. 기준면이 신호 레이어에서 멀리 떨어진 레이어에 있는 경우 와이드 트레이스를 사용해야 합니다. 이러한 유형의 추적은 레이어의 공통 임피던스가 50O 이상인 경우에만 가능합니다.

레이어 스택 관리자 사용

다층 PCB 스택업을 만들기 전에 먼저 어떤 유형의 기술을 사용할지 결정해야 합니다. 이를 통해 필요한 레이어 수와 각 레이어의 레이아웃을 결정할 수 있습니다. 그런 다음 소프트웨어 또는 컴퓨터 지원 설계를 사용하여 회로도를 만들어야 합니다. 이렇게 하면 레이아웃을 테스트하고 제대로 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 다음 단계는 연결 유형을 포함하여 각 구성 요소를 배치하는 방법을 결정하는 것입니다.

PCB에 레이어가 많을수록 좋습니다. 레이어가 많을수록 에너지의 흐름이 증가하고 전자기 간섭이 줄어들기 때문입니다. 또한 레이어가 많으면 하나의 보드에 더 많은 전자 장치를 배치할 수 있습니다.

여러 개의 평면 사용

PCB 스택업 설계의 첫 번째 단계는 레이어 수를 결정하는 것입니다. 그런 다음 내부 레이어를 배치할 위치와 레이어 간에 신호를 분배하는 방법을 결정해야 합니다. 올바른 계획을 따르면 배선 및 생산 비용을 최소화할 수 있습니다.

신호 레이어는 접지면에 인접해야 합니다. 이렇게 하면 방사 및 접지 임피던스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 전력 및 매스 플레인도 함께 결합되어야 합니다. 이 목표를 달성하기 위해 다층 PCB 스택업의 가장 좋은 모드는 8층 스택업입니다. 그러나 애플리케이션의 필요에 따라 구성을 조정할 수 있습니다.

다층 PCB 스택업 설계에서 중요한 요소는 전력 및 신호 레이어의 배열입니다. 레이어의 순서는 보드의 루프에서 발생하는 방사선에 영향을 미칠 수 있으므로 매우 중요합니다. 따라서 레이어를 임의의 순서로 배열하지 않는 것이 중요합니다.

활과 비틀기

다층 PCB 스택업을 계획할 때는 대칭적인 구리 무게뿐만 아니라 보우와 트위스트를 고려하는 것이 중요합니다. 코어 두께와 프리프레그를 고려하는 것도 중요합니다. 이러한 설계 요소는 조립 중에 PCB가 움직일 수 있는 보우 앤 트위스트를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 대칭적인 레이어 스택업을 사용하면 이 문제를 방지할 수 있습니다.

다층 PCB의 레이아웃은 복잡한 작업이며 최종 설계의 안전을 보장하기 위해 신중한 접근이 필요합니다. 다층 PCB는 매우 뜨거워질 수 있으며 주변 회로의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 특정 온도 범위에 맞게 설계된 소재를 사용하는 것이 중요합니다. 또한 두께가 다른 비대칭 디자인은 휘어지거나 뒤틀리기 쉽습니다. 가장 좋은 방법은 설계의 기능, 제조 공정 및 배포를 기반으로 다층 PCB 스택업을 계획하는 것입니다.

Calculating differential impedance

When planning multilayer PCB stackups, it is necessary to calculate the differential impedance of the tracks on each layer of the PCB. This is a crucial step in the process because the wrong calculation can lead to inaccurate results. The IPC-A-600G standard defines the etch factor as the ratio of the thickness (t) to half the difference between W1 and W2. After determining the desired impedance of the circuit boards, the next step is to calculate the etch factor of each layer.

The first step is to determine the reference plane. This plane must be connected to the ground plane. The bottom layer should have a reference power plane and a ground plane. The top layer should contain a primary high-speed routing layer.

좋은 스택업 관리하기

The process of multilayer PCB design is both an art and a science. It involves layer placement and spacing, as well as the routing of vias between layers. It also involves the arrangement of power/ground plane pairs. The stackup must be able to support the design requirements of the manufacturer.

A good multilayer PCB design software should have features that can help you manage a multilayer stackup. It should have tools for defining board size, capturing schematics, placing components, routing traces, and managing component data. It should also support a large variety of material types and include customizable via options.

A good multilayer PCB stackup should also include a balanced ground plane after every signal layer. Managing a good multilayer PCB stackup can help you achieve excellent signal integrity and EMC performance. However, it is important to remember that every additional layer will raise the manufacturing cost and design requirements. However, if you’re working with an experienced PCB manufacturer, this trade-off can be worth it.

PCB 잉크의 몇 가지 중요한 기술적 성능에 대한 간략한 논의

PCB 잉크는 제조 공정에서 중요한 구성 요소입니다. 잉크의 성능은 점도, 가소성, 접착력, 경도, 내수성 및 용제 저항성 등 여러 가지 특성에 따라 달라집니다. 또한 온도와 산 및 알칼리에 저항하는 특성도 있습니다. 또한 용해성이 있어 접착 재료로 사용할 수 있습니다.

점성

PCB 잉크의 점도는 가장 중요한 PCB 제조 공정 중 하나인 스크린 인쇄에서 중요한 요소입니다. 정확한 이미지 재현을 위해서는 잉크의 점도가 높고 요변성이 우수해야 합니다. 점도는 액체가 교반되거나 교반될 때 액체가 직면하는 내부 마찰입니다. 두꺼운 액체는 저항이 크고 얇은 액체는 저항이 적습니다. PCB 잉크의 점도는 포이즈 단위로 측정됩니다. 점도는 온도에 따라 상당히 달라질 수 있습니다.

PCB 회로 기판의 잉크 점도는 PCB 기판의 유형과 인쇄 공정에 따라 다릅니다. 점도가 높으면 잉크가 새어 그래픽 가장자리가 손상될 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 PCB 잉크의 점도를 낮추는 것이 중요합니다. 이는 희석제를 사용하여 달성할 수 있습니다.

가소성

PCB 잉크의 가소성은 스크린 프린터에 큰 문제가 될 수 있지만 희석제를 통해 해결할 수 있습니다. 희석제를 사용하면 PCB 잉크의 점도가 낮아져 프린터의 해상도가 높아집니다. 또한 점도가 높은 잉크로 인한 번짐이나 기타 문제의 위험 없이 프린터가 더 높은 해상도 수준을 달성할 수 있습니다.

PCB 잉크는 스크린 인쇄 및 기타 인쇄 공정에 사용됩니다. 이러한 잉크는 높은 은폐력, 높은 점도, 불투명도 등 여러 가지 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 흰색이지만 색상이 있거나 텍스트, 기호 또는 기타 유형의 정보가 인쇄되어 있을 수도 있습니다. 이러한 방식으로 중요한 정보를 강조하거나 위험을 경고할 수 있습니다.

레진 콘텐츠

PCB 잉크 청소의 첫 번째 단계는 여분의 수지를 제거하는 것입니다. 이렇게 하려면 투명 필름을 사용하여 PCB에 부드럽게 누르면 됩니다. 그런 다음 종이 타월을 사용하여 여분의 수지를 닦아냅니다. 레진으로 덮여 있을 수 있는 구리 패드나 여분의 아트웍을 노출시켜야 합니다.

일반적으로 솔더 레지스트 잉크에는 감광성 에폭시 수지가 포함되어 있습니다. 이 유형의 수지에는 칼콘 그룹 함유 화합물과 경화제가 포함되어 있습니다. PCB 잉크의 다른 성분으로는 유기 용매와 필러가 있습니다. PCB 잉크의 수지 함량은 유전체 저항을 감소시키고 PCB의 단락 또는 블리스터를 유발할 수 있습니다.

접착력

PCB 잉크의 접착력은 제조 공정에서 중요한 요소입니다. PCB 잉크의 접착력은 잉크의 유형과 기질에 따라 달라집니다. 일반적으로 사용되는 유형으로는 UV, 감열식, 감광성 잉크가 있습니다. 이러한 유형의 잉크는 다양한 유형의 기판에 대한 접착력이 매우 우수합니다.

카본 잉크 PCB는 접착력과 박리 저항성이 뛰어납니다. 저항 변화율은 약 10%입니다. 저항 제곱은 약 20옴으로 전자 부품 패키징에 탁월합니다. 따라서 금키 및 기타 고가의 금속을 대체하는 용도로 자주 사용됩니다.

저항률

저항은 물질적 특성입니다. 저항에는 전기 저항, 비저항, 벌크 저항, 부피 저항 등 다양한 유형이 있습니다. 어떤 재료는 다른 재료보다 저항이 높고, 어떤 재료는 다른 재료보다 저항이 낮습니다. 저항은 온도에 따라 달라질 수도 있습니다. 예를 들어 구리는 제조 및 배합에 따라 저항이 달라질 수 있습니다.

인쇄 회로 기판을 제작할 때는 잉크의 저항을 측정하는 것이 중요합니다. 일반적으로 저항은 초기 임피던스와 경화 저항의 비율로 측정됩니다. 이 측정은 인쇄 디바이스의 전도도를 최적화할 때 유용한 참고자료를 제공합니다.