Tecnología magnética avanzada aprovecha los procesos de PCB 3-D, para la fabricación de transformadores de banda ancha y planar que ahoga en modo común incrustado en un sustrato

Tecnología magnética avanzada aprovecha los procesos de PCB 3-D, para la fabricación de transformadores de banda ancha y planar que ahoga en modo común incrustado en un sustrato. Las Técnicas bien establecidas PCB, se utilizan para la fabricación de estructuras de manera más eficiente confiable y consistente. Mientras que el enfoque era conocido hace muchos años, los últimos avances en metodología de diseño, han reducido las variaciones que afectaron los primeros intentos de comercializar magnetismo planar para las comunicaciones de datos precisos requisitos. La Tecnología planar es un producto magnético y se aplica a los productos de Ethernet como medio filtrante y transformadores de aislamiento, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Estructuras magnéticas incrustados en PCB sustrato rendimiento para montaje en superficie dispositivos como este filtro de Gigabit Ethernet.

El proceso de fabricación comienza con la perforación de agujeros de profundidad controlada en un PCB FR4. A continuación, las ferritas se insertan como se muestra en la Figura 2 (a). Un polímero epoxi se aplica para llenar las cavidades, así como la superficie circundante, la protección de la ferrita. El epoxi especial tiene características que permiten que  los procesos de fabricación similares a FR4 para panelización, perforación y crear las vías para crear el PCB de dos capas del proceso. Después de que el polímero epoxi se cura, un proceso de aplanamiento asegura una estructura muy plana. A continuación, dos tratamientos  pre-preg se realizan a temperatura y presión elevadas, que permiten que el cobre se adhieran a la FR4. El resultado final es una placa de dos capas de cobre en la parte superior e inferior.

Figura 2: Con la tarjeta de dos caras, la perforación formularios estándar de la vías que van por dentro y por fuera de las ferritas, y, para las conexiones, donde el grabado de la ruta del cobre crea las bobinas. Una técnica especial para crear el par diferencial es parte de una patente de ancho de banda plana del transformador.

Después de la asamblea se graba, se pasa por un proceso de máscara de soldadura que se llena en las vías y los depósitos de la máscara de soldadura en la parte superior. Figura 2 (b) muestra los resultados del proceso. Puesto que la máscara de soldadura es un aislante, este paso proporciona un aislamiento de tensión.

Después de marcado por láser, una capa de cinta delgada se aplica a un lado y del otro lado es aserrada y singularizada  en los componentes individuales similares a un proceso de semiconductores. A continuación, las pruebas se realizan en cada dispositivo similar a las técnicas de prueba del 100% de los semiconductores utilizados para verificar el cumplimiento de los parámetros críticos y la consistencia del proceso de fabricación. 

Figura 3: alto volumen de la tecnología PCB en combinación con las técnicas de fabricación de propiedad ha dado lugar a una muy precisa de dispositivos magnéticos planar.

El 14 x 16 o 18 x 20 paneles contienen componentes magnéticos integrados que son compatibles con pin discretos dirigidos bobina de componentes basados ​​en. Ligeramente más grande que la base de una bobina herida comparable, el almohadillas para alinear el magnetismo plano puede reemplazar directamente el magnetismo de la bobina herida.

La ventaja del magnetismo plano es el control total sobre la inductancia de fuga, la capacidad y las formas de los pétalos o envolturas. La consistencia del proceso de fabricación se basa en las reglas de diseño para el control de la profundidad, la anchura y el tamaño del componente.

Con el magnetismo integrado la tecnología, el procesamiento automático y materiales de esta naturaleza se utiliza para incrustar de alta sensibilidad ferritas magnéticas en PCB estándar. Como se muestra en la Figura 3, PCB-basados ​​en la tecnología de precisión usando fotolitografía permite la fabricación de tableros que contienen cientos e incluso miles de dispositivos magnéticos planar.

El tratamiento automatizado que aprovecha bien establecida tecnología PCB ayuda a mejorar el rendimiento, la calidad y la fiabilidad y ayuda a proporcionar estabilidad en el suministro previamente inalcanzables.Altamente automatizado las pruebas en cada conjunto completo aprovecha la experiencia para verificar la conformidad de los dispositivos semiconductores. Además de la resistencia, la inductancia, circuitos abiertos y cortocircuitos y las pruebas de alto potencial, en algunos casos, las pruebas digitales se realiza a alta velocidad paramétricos.

Técnicas avanzadas de automatización aplicada a las bobinas de alambre-herida también la mejora de estas asambleas. De hecho, el estado de la técnica de la herida de la máquina-ahoga en combinación con un transformador magnético planar han producido excelentes resultados. Sin embargo, el magnetismo planas tienen beneficios mucho mayores de automatización debido a sus características inherentemente predecible.

Soluciones integradas: Aplicación de conectores

La 1G Mag45 integrado conector del módulo (ICM), que se muestra en la Figura 4, es la primera totalmente integrada utilizando el conector PlanarMag tecnología integrada de productos magnéticos. El bajo perfil de los objetivos de las aplicaciones de configuración que requieren reducción de la altura y tamaño pequeño factor de forma, tales como equipos portátiles.

Figura 4: Un ICM con el magnetismo integrado plano.

PlanarMag tecnología del producto es fácilmente adaptable a configuraciones se acopla y se apilan. La Figura 5 muestra su capacidad de ampliación en dos configuraciones más habituales.

Figura 5: tecnología PlanarMag se pueden adaptar fácilmente a las configuraciones de embalaje se acopla y se apilan.

El potencial de la tecnología planar

La industria de la comunicación de datos ha exigido una mayor automatización, mayor previsibilidad, mejor calidad, mejor rendimiento y, por supuesto, un costo menor para las bobinas de la herida. Con la tecnología de cepillo de productos magnéticos, todos estos objetivos previamente una ilusión se puede conseguir. Los atributos de PlanarMag productos ayuda a ofrecer ventajas significativas para los datos de las aplicaciones de comunicaciones. La tecnología de sustrato de base proporciona un control mucho mayor sobre las impedancias y el diseño de otros atributos en comparación con los dispositivos de bobina de la herida.

Además, más bien-controlados impedancias puede eliminar la terminación de juego y reducir los costes del sistema. Por último, de gran volumen, de fabricación escalable con la consistencia y la calidad permite altamente predecible de procesamiento para ofrecer a los clientes una cadena de suministro altamente confiable. Los resultados finales son el rendimiento para grandes volúmenes de hoy en día las comunicaciones de datos de aplicaciones y un camino hacia el futuro.

Transformers Ethernet en aplicaciones de alta frecuencia

Los exigentes requisitos de los sistemas de comunicación siguen aumentando con cada nueva generación. Magnetics han demostrado ser especialmente difícil. Mayor tasa de datos de rendimiento canalizar las demandas tolerancias y variaciones reducido de productos. Hoy, 1 Gb / s puertos están a punto de eclipsar las ventas de 100 Mb / s puertos. En los próximos años, 10 Gb / s de velocidad de conmutación tendrá un impacto creciente en los sistemas de alto rendimiento.

Las limitaciones de los bobinados a mano se hacen más evidentes y requieren una mayor consideración de diseño, como aumentar las frecuencias de comunicación, especialmente en los 10 Gb / s y mayores regímenes. Los procesos de automatización puede mejorar bobinas y extender su uso, pero en última instancia, mejora de los diseños de la bobina será requerida. Tecnología PlanarMag producto está preparado para hacer frente a los requisitos de rendimiento de hoy, así como los futuros sistemas de comunicaciones de datos.

Hoy en día, con bobinas, adaptación de impedancia es un arte con iteraciones realizadas hasta el juego se logra. Cualquier variación crear desajustes de impedancia que pueden causar picos y anomalías asociadas a parásitos que están relacionados con las interferencias electromagnéticas o de cumplimiento y la especificación de rendimiento.Dado que la estructura del producto PlanarMag funciona como un filtro de paso bien controlado estrecha con un alto grado de consistencia y repetibilidad, terminaciones de uso general para adaptación de impedancia puede ser eliminado o reducido los componentes en muchas aplicaciones. Las pruebas para IEEE 802.3, así como la interferencia electromagnética (EMI) y las pruebas han demostrado aumento de esta capacidad.

Por ejemplo, el 1G BASE-T Ethernet filtro y transformador de aislamiento se muestra en la figura de abajo tiene una relación de vueltas 1:01 con una tolerancia de ± 2% a 100 kHz. Además de cumplir con la especificación IEEE 802.3, el único puerto Ethernet 1G filtro y transformador de aislamiento ayuda a reducir el componente de terminación y los costes del sistema. El montaje facilita FCC Clase B de calificación. Ubicado en un paquete de 24-pin BGA, la asamblea es compatible con RoHS por JEDEC-STD. Las aplicaciones objetivo incluyen servidores, switches, routers, ordenadores y otros dispositivos de consumo.

A 1G magnética plana Ethernet medio filtrante y su esquema.

Este estricto control y la consistencia ha permitido a los clientes reducir los componentes de su junta, mientras que la entrega de productos que realmente coinciden con los requisitos del sistema. Además, la tecnología ayuda a facilitar los plazos de entrega constante de productos y cadena de suministro de corriente principal, aplicaciones de alto volumen.

Steve Kubes obtuvo su BSEE Universidad de Santa Clara y es un experimentado ejecutivo de la puesta en marcha de seis nuevas empresas en su haber, incluyendo PlanarMag, que TE Conectividad adquirió en agosto de 2010. En la actualidad es responsable de todos los 10G Ethernet y la tecnología del producto en PlanarMag TE conectividad.

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