03 — Hardware & Elektronik
Auf der physischen Ebene gebaut
Die Platinen, das Silizium und die Werkbank, auf der sie entstehen.
PCB-Entwicklung, SMD- und SMT-Mikromontage und biomedizinische Mikrochips — entworfen, gefräst, gelötet und eingehaust auf Ausrüstung, die mir gehört, dann integriert in die Geräte und Maschinen, die sie verwenden.
Meine Hardwarearbeit reicht vom Schaltplan bis zum nackten Die und wieder hinauf zum fertigen Gerät, in dem er lebt.
Ich entwickle PCBs und mache die Mikromontage selbst: SMD- und SMT-Bestückung von Feinrasterteilen und das Mikrolöten, das dazugehört. Die Skala der Arbeit hat sich von Elektronik auf Platinenebene zu Mikroelektronik und Nanoelektronik verschoben — Bauteile, die klein genug sind, dass das Mikroskop nicht optional, sondern das primäre Instrument auf der Werkbank ist.
Die Werkbank gehört mir von Anfang bis Ende. Mikroskopie- und Mikrolötgerät für die kleine Arbeit, eine CNC-Maschine für die hauseigene PCB-Produktion und ein FDM-3D-Drucker für die Kunststoffgehäuse, Deckel, Schalen, Böden und Halterungen, die jedes Gerät beherbergen. Dieser Besitz ist es, der ein Design von Layout zu einer getesteten, eingehausten Platine bewegen lässt, ohne dass bei jeder Revision ein externer Fertiger in der Schleife ist.
Von dort aus ist die Arbeit Integration. Eingebettete SoC-Integration bringt das Silizium in ein fertiges Produkt; robotische Systemintegration setzt eine Mikrochip-Steuerungsebene an die Kommandos der Mechanik. Der Chip erfasst, entscheidet und treibt an — und das innerhalb eines größeren Systems zuverlässig zu machen, ist der Teil, der die Breite erfordert.
Kantenlänge des kompletten Vitalwertmoduls — ein ganzes Subsystem innerhalb von etwa 1,5 × 1,5 cm
Flächenklasse der Nanocomputer, um die herum ich auf Die-Ebene konstruiere
Vitalsignale, die auf dem Modul fusioniert werden: Herzfrequenz, Temperatur und SpO₂
der Werkbank gehört mir — Mikroskopie, Mikrolöten, CNC-PCB-Fräsen und FDM-Gehäuse, im eigenen Haus
Ein vollständiges Vitalwertsystem von der Größe eines Fingernagels.
Der biomedizinische Mikrochip
Etwa 1,5 × 1,5 cm, mit allem, was ein Wearable benötigt, bereits an Bord.
Ich konstruiere biomedizinische Mikrochips rund um MEMS-Sensoren, die Herzfrequenz, Temperatur und SpO₂ — die Blutsauerstoffsättigung — überwachen. Das Ziel ist kein Sensor-Breakout, sondern ein vollständiges System in einem Footprint von etwa 1,5 × 1,5 cm.
In diesem Bereich sitzt sein eigener Mikrocomputer, die MEMS-Sensoren, ein Signalkonzentrator, der ihre Ausgaben sammelt, ein Algorithmusprozessor, der das Rohsignal in Vitalwerte umwandelt, eine Bluetooth-Antenne für die Verbindung nach außen, Mikro-LiPo-Batterien und drahtloses Laden. Die gesamte Kette von der Erfassung bis zur Übertragung befindet sich auf einer kleinen Platine.
- MEMS-Erfassung für HF, Temperatur und SpO₂
- Mikrocomputer auf dem Modul und dedizierter Algorithmusprozessor
- Bluetooth nach außen, Mikro-LiPo-Energie, drahtloses Laden nach innen
Der Signalpfad, ausgezeichnet.
MEMS-Modul — Blockschaltbild
Erfassung, Konzentration, Verarbeitung und Verbindung — auf einem Substrat.
Das Modul ist eine kleine Pipeline. Die MEMS-Sensoren speisen einen Signalkonzentrator; der Konzentrator übergibt einen sauberen, aggregierten Strom an den Algorithmusprozessor; der Prozessor erzeugt Vitalwerte, die der Mikrocomputer über die Bluetooth-Antenne überträgt. Energie und drahtloses Laden sitzen unter der gesamten Kette.
Es als Blockschaltbild zu zeichnen, ist die Art, wie die Platzierung entschieden wird: Die analogen Frontends bleiben nahe an den Sensoren, die HF-Sektion hält sich von den lauten Versorgungen fern, und die Ladespule bekommt ihre eigene Zone.
Eine Revision, von Anfang bis Ende.
Eine Platine, ein Tag, auf meiner eigenen Werkbank
- 01 Entwurf Schaltplanerfassung und Layout der Platine, die Sensorplatzierung und die HF-Sektion.
- 02 Fräsen CNC-Fräsen des PCB-Substrats im eigenen Haus, ohne Fertigungsvorlaufzeit für frühe Revisionen.
- 03 Mikromontage SMD- und SMT-Bestückung von Passiven, des SoC und des Sensorgehäuses unter dem Mikroskop.
- 04 Mikrolöten Reflow und manuelles Mikrolöten von Feinrasterteilen mit dem vergrößernden Werkbankaufbau.
- 05 Einhausen FDM-gedrucktes Kunststoffgehäuse, Deckel, Boden oder Halterung, dimensioniert auf die fertige Platine.
- 06 Validierung Einschalten, Signalerfassung und Prüfung der Bluetooth-Verbindung, bevor die Revision für abgeschlossen erklärt wird.
Entwurf, Fertigung und Integration.
Vom Schaltplan zu einer Platine, die ich in der Hand halten kann.
Ich gehe den gesamten Pfad des Elektronikentwurfs selbst: Schaltplanerfassung, Multinetz-Layout, Footprint-Definition und die Platzierungsentscheidungen, die darüber bestimmen, ob ein 1,5-cm-Modul tatsächlich baubar ist. Die Einschränkung ist physisch — Sensoren, ein Signalkonzentrator, ein Prozessor, eine Antenne und Batterien müssen alle in einem kleinen Bereich koexistieren, ohne sich um Platz oder Signal zu streiten.
Das Layout ist der Punkt, an dem sich die Disziplinen treffen. Die Bluetooth-Antenne will Abstand und eine saubere Massereferenz; die analogen Sensor-Frontends wollen ruhige Versorgungsschienen; die Spule der drahtlosen Ladung will ihre eigene Zone. Diese Anforderungen auf einem Substrat zusammenzuhalten, ist die Entwurfsarbeit, die zählt.
- Schaltplanerfassung und PCB-Layout für kompakte Mixed-Signal-Platinen
- Footprint- und Stackup-Entscheidungen, gemessen an dem, was die Werkbank fertigen kann
- HF-, Analog- und Leistungszonen auf demselben kleinen Substrat geplant
Eine persönliche Linie, keine Stückliste, die an eine Fertigung geschickt wird.
Ich besitze die Ausrüstung, die ein Layout in eine funktionierende Platine verwandelt: Mikroskopie- und Mikrolötgerät für feinrastrige SMD-Arbeit, eine CNC-Maschine für die hauseigene PCB-Produktion und einen FDM-3D-Drucker für die Kunststoffgehäuse, Deckel, Schalen, Böden und Halterungen, die die von mir entwickelten Geräte beherbergen.
Der Besitz der Werkbank verändert die Iterationsschleife. Eine frühe Revision kann am selben Tag gefräst, bestückt, gelötet, getestet und neu geschnitten werden — ohne zwischen jeder Änderung auf einen externen Fertiger warten zu müssen. Die CNC erledigt das Kupfer; der Drucker erledigt das Gehäuse; das Mikroskop erledigt alles, was zu klein ist, um mit bloßem Auge platziert zu werden.
- Mikroskopie + Mikrolöten für SMD- und SMT-Mikromontage
- CNC-Maschine für die hauseigene PCB-Produktion
- FDM-3D-Drucker für Gehäuse, Deckel, Schalen, Böden und Halterungen
Wo der Chip aufhört, ein Chip zu sein.
Die Platinen sind nicht der Endpunkt. Ich arbeite auf der Ebene physischer Systeme: eingebettete SoC-Integration und robotische Systemintegration, bei der eine Mikrochip-Steuerungsebene die Mechanik antreibt. Der Mikrochip ist die Steuerungsebene — er erfasst, entscheidet und befiehlt — und die Integrationsarbeit besteht darin, diese Steuerungsebene innerhalb einer größeren Maschine zuverlässig zu machen.
Auf der Peripherieseite baut derselbe Kompetenzsatz Rechenperipherie mit eingebetteter KI: Hardware, die KI-gesteuerte Automatisierung im Gerät selbst trägt, gestaltet, um ergonomisch zu sein und die Abhängigkeit von der Tastatur zu verringern. Diese laufen auf kommerziellen Entwicklungsplatinen und auf meinen eigenen Platinen, die um Nanocomputer von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated herum gebaut sind.
- Eingebettete SoC-Integration in fertige Geräte
- Robotische Systemintegration mit einer Mikrochip-Steuerungsebene
- KI-fähige Peripherie auf kommerziellen und kundenspezifischen Entwicklungsplatinen
Rechenperipherie mit eingebetteter KI
Hardware, die die Automatisierung in sich trägt.
Neben der biomedizinischen Arbeit baue ich Rechenperipherie mit eingebetteter KI — Hardware, die KI-gesteuerte Automatisierung in das Gerät selbst bringt, statt sich auf eine Host-Maschine zu stützen. Die Absicht ist ergonomisch: Geräte, die die Abhängigkeit von der Tastatur verringern und die tägliche Produktivität steigern sollen.
Diese werden auf zwei Arten gebaut. Manche beginnen aus Geschwindigkeitsgründen auf kommerziellen Entwicklungsplatinen; andere laufen auf meinen eigenen Entwicklungsplatinen, konstruiert um Nanocomputer von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated. Der kundenspezifische Weg ist dort, wo das Gehäuse schrumpft und das Gerät zu seinem eigenen eigenständigen System wird.
- Eingebettete KI-Automatisierung, auf dem Gerät
- Ergonomische Absicht — weniger Tastatur, mehr Durchsatz
- Nanocomputer von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated
Ich schicke keine Stückliste an eine Fertigung und warte. Die Platine wird gefräst, bestückt, gelötet, eingehaust und getestet auf einer Werkbank, die mir gehört.
Was im 1,5-cm-Vitalwertchip steckt.
Vitalwertmodul — Komponenten
- Formfaktor
- ≈ 1,5 × 1,5 cm
- Rechenleistung
- Mikrocomputer auf dem Modul
- Erfassung
- MEMS — HF / Temp / SpO₂
- Datenpfad
- Signalkonzentrator
- Verarbeitung
- Algorithmusprozessor
- Drahtlos
- Bluetooth-Antenne
- Energie
- Mikro-LiPo-Batterien
- Laden
- Drahtloses Laden
Jede Zeile ist ein Subsystem, das sich denselben anderthalb Quadratzentimeter mit dem Rest teilen muss. Der Mikrocomputer betreibt das Gerät; der MEMS-Block übernimmt die Erfassung; der Konzentrator und der Algorithmusprozessor verwandeln diese Erfassung in Vitalwerte; die Bluetooth-Antenne trägt sie hinaus; die LiPo-Zellen und die Spule des drahtlosen Ladens halten es am Leben.
Die Ingenieurleistung ist keines dieser Teile für sich allein — es ist, sie alle auf einem kleinen Substrat koexistieren zu lassen, mit sauberer Energie, einer nutzbaren HF-Verbindung und Platz für die Ladespule, in einem Gehäuse, das klein genug zum Tragen ist.
Was ich zu einem Hardwareproblem mitbringe.
SMD-/SMT-Mikromontage
Feinrastrige Oberflächenmontage-Bestückung und Reflow unter Vergrößerung, für Passive, SoCs und Sensorgehäuse.
Mikrolöten
Manuelles Löten von Teilen mit kleiner Geometrie mit dediziertem Mikroskopie- und Mikrolötgerät.
CNC-PCB-Produktion
Hauseigenes Fräsen von Platinensubstraten, damit frühe Revisionen mit Werkbank- statt Fertigungsgeschwindigkeit voranschreiten.
FDM-Gehäuse
3D-gedruckte Kunststoffdeckel, -schalen, -böden und -halterungen, dimensioniert für jedes entwickelte Gerät.
Eingebettete SoC-Integration
Systeme-auf-Chip auf der physischen Ebene in fertige Geräte bringen.
Sensorfusion
MEMS-Signale für Herzfrequenz, Temperatur und SpO₂ zu einem kohärenten Vitalwertstrom kombinieren.
Wie die PCB tatsächlich auf der Werkbank entsteht.
CNC-PCB-Fertigung
Isolationsfräsen, gebohrte Löcher und eine Platine am selben Tag.
Die hauseigene PCB-Produktion beginnt mit einem kupferkaschierten Laminat, nicht mit einer Fertigungsbestellung. Das Layout, das ich zeichne, wird zu einem Satz von Werkzeugbahnen, denen die CNC folgt: Ein feiner V-Fräser zieht um jede Leiterbahn herum, um sie vom umgebenden Kupfer zu isolieren, ein kleiner Schaftfräser räumt die größeren Bereiche frei, und Bohrzyklen öffnen die Löcher für Vias und bedrahtete Teile.
Der Vorteil ist die Schleife, nicht das Finish. Eine gefräste Platine hat keinen Lötstopplack und keine durchkontaktierten Hülsen, also verzinne ich die Leiterbahnen und überbrücke die Vias von Hand — aber ich kann eine geroutete, gebohrte Platine innerhalb einer Stunde nach Fertigstellung des Layouts in der Hand halten und sie dann in dem Moment neu schneiden, in dem sich das Design ändert. Das hält frühe Revisionen auf Werkbankgeschwindigkeit.
- Isolationsfräsen von Leiterbahnen aus einem kupferkaschierten Laminat
- Schaftfräser-Freiräumen von Kupferflächen und gebohrte Via- und Pad-Löcher
- Von Hand verzinnte Leiterbahnen und überbrückte Vias anstelle eines galvanisierten Prozesses
Reflow ist ein Temperaturprofil, kein Moment.
SMD-Reflow-Profil
Vorheizen, Halten, Reflow und ein kontrolliertes Abkühlen.
Oberflächenmontage-Löten wird von einem Temperatur-Zeit-Profil bestimmt, nicht von einer einzigen Berührung mit Wärme. Die Baugruppe wird durch vier Phasen geführt — Vorheizen, Halten, Reflow und Abkühlen — und die Form dieser Kurve ist es, die entscheidet, ob die Lötstellen solide oder belastet herauskommen.
Jede Phase erfüllt eine bestimmte Aufgabe. Das Vorheizen führt die Teile sanft von Raumtemperatur hoch, damit nichts durch Thermoschock reißt; das Halten hält ein Plateau, das das Flussmittel aktiviert und die Wärme über ungleiche thermische Massen ausgleicht; die Reflow-Spitze überschreitet den Liquiduspunkt des Lots, damit die Oberflächenspannung jedes Teil rechtwinklig auf seine Pads ziehen kann; das Abkühlen legt das Korngefüge der fertigen Lötstellen fest.
Der Kurve zu folgen, ist auf der kleinen Skala am wichtigsten, wo ein winziges Gehäuse und eine große Massefläche mit sehr unterschiedlichen Raten erwärmen. Den Zyklus zu profilieren, ist die Art, wie beide gleichzeitig auf Temperatur kommen.
Die vier Phasen des Zyklus
- 01 Vorheizen Die Platine wird langsam hochgefahren, damit sich die Baugruppe gleichmäßig erwärmt und der Thermoschock auf den Teilen gering bleibt.
- 02 Halten Ein gehaltenes Plateau lässt das Flussmittel aktivieren und die Temperatur über große und kleine Bauteile gleichermaßen ausgleichen.
- 03 Reflow Die Spitze überschreitet den Liquiduspunkt des Lots; die Paste schmilzt und die Oberflächenspannung zieht jedes Teil auf seine Pads.
- 04 Abkühlen Ein kontrollierter Abstieg lässt die Lötstellen in einer soliden Korngefügestruktur erstarren, bevor die Platine angefasst wird.
Der Mikroskopie- und Mikrolötaufbau.
Unterhalb einer bestimmten Teilegröße ist das Mikroskop die Werkbank — alles andere wird um das herum angeordnet, was es sehen kann.
Die kleine Arbeit wird unter einem Stereomikroskop erledigt, das Tiefe und Arbeitsabstand bietet: genug Raum, um eine Feinspitze, Heißluft und Pinzette ins Sichtfeld zu bringen, während beide Anschlüsse eines Teils im Fokus bleiben. Platzierung, Inspektion und Nacharbeit geschehen alle durch dieselbe Optik, sodass ich nie blind an einer Lötstelle arbeite, die ich mit bloßem Auge nicht auflösen kann.
Mikrolöten auf dieser Skala geht um Kontrolle, nicht um Geschwindigkeit. Eine Feinspitze und ein kleines, gut geflusstes Lotvolumen erledigen die Arbeit; Heißluft handhabt die Teile, die abgenommen werden müssen, ohne ihre Nachbarn zu stören. Das Mikroskop verwandelt ein überbrücktes Feinrasterpaar von einem unsichtbaren Fehler in etwas, das ich sehen und beseitigen kann.
Derselbe Aufbau ist der Ort, an dem die Validierung beginnt. Bevor eine Revision für abgeschlossen erklärt wird, durchläuft sie ein Einschalten, eine Signalerfassung von den Sensoren und eine Prüfung der Bluetooth-Verbindung — früh erfasst, unter der Optik, während die Platine noch leicht zu überarbeiten ist.
Fertigungswerkbank
- Optik
- Stereomikroskop
- Mikrolöten
- Feinspitze + Heißluft
- PCB-Fertigung
- CNC-Fräse, im eigenen Haus
- Gehäuse
- FDM-3D-Drucker
- Bestückung
- Manuell, unter Vergrößerung
- Reflow
- Profilierter Thermozyklus
- Validierung
- Einschalten + Signalerfassung
- Verbindungsprüfung
- Bluetooth-Verifizierung
Was Sensorfusion tatsächlich tut.
Sensorfusion — Signalpfad
Drei Rohsignale, ein kohärenter Vitalwertstrom.
Sensorfusion auf dem Vitalwertmodul ist der Schritt zwischen roher Transduktion und einer nutzbaren Messung. Die MEMS-Frontends erzeugen jeweils ein verrauschtes, partielles Bild: ein optischer Kanal für Herzfrequenz und SpO₂, ein thermischer Kanal für Temperatur. Keiner von ihnen ist für sich allein eine fertige Messung.
Der Signalkonzentrator aggregiert diese Kanäle zu einem sauberen, zeitlich ausgerichteten Strom, und der Algorithmusprozessor verwandelt diesen Strom in Vitalwerte — er weist Bewegungsartefakte zurück, hält eine stabile Frequenz und erzeugt den SpO₂-Wert aus dem Verhältnis der optischen Kanäle. Die Fusion ist es, die das Modul eine Zahl melden lässt, der eine Person vertrauen kann, statt einer Wellenform, die eine Person interpretieren muss.
- Optische und thermische MEMS-Kanäle parallel erfasst
- Konzentration zu einem zeitlich ausgerichteten Strom vor der Verarbeitung
- Artefaktzurückweisung und verhältnisbasierte SpO₂ in der Algorithmusphase
Drahtloses Laden, gezeichnet als zwei gekoppelte Spulen.
Drahtloses Laden — Spulenkopplung
Ein Feld über einen Spalt, gleichgerichtet zurück in die Zellen.
Drahtloses Laden auf einem Wearable-Modul ist induktiv: Eine Sendespule in der Basis oder dem Pad führt einen Wechselstrom, dieser Strom erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld, und eine Empfangsspule auf dem Modul wandelt das Feld wieder in Strom um. Die zwei Spulen sind ein lose gekoppelter Transformator mit Luft in der Mitte statt eines Kerns.
Auf der Modulseite wird der induzierte Strom gleichgerichtet und reguliert, bevor er die Mikro-LiPo-Zellen erreicht, und die Empfangsspule braucht ihre eigene Zone auf dem Substrat, damit ihr Feld sich nicht in die analogen Frontends oder die Bluetooth-Sektion einkoppelt. Diese Fläche zu reservieren, ist eine früh getroffene Layout-Entscheidung, denn es gibt keinen Platz, sie später auf einer 1,5-cm-Platine zu verschieben.
- Induktive Kopplung zwischen einer Sende- und einer Empfangsspule
- Gleichrichtung und Regelung vor den Mikro-LiPo-Zellen
- Eine reservierte Spulenzone, freigehalten von den Analog- und HF-Sektionen
Ein SoC ist ein System, bevor es ein Chip ist.
Eingebettete SoC-Integration
Ein Floorplan aus Kernen, Speicher, Funk und Analog — auf einem Die.
Ein System-on-Chip ist keine einzelne Funktion in einem Gehäuse; es ist ein Floorplan. Ein Prozessorkern, On-Die-Speicher, ein Funkblock für die drahtlose Verbindung, analoge Frontends für die Sensoren und das Energiemanagement sitzen alle auf demselben Silizium, so angeordnet, dass die lauten und die empfindlichen Teile getrennt bleiben.
Eines zu integrieren bedeutet, mit dieser inneren Struktur zu arbeiten und nicht gegen sie: die Referenz des Funks sauber zu halten, den Analogdomänen eine ruhige Versorgung zu geben und die Platine so zu routen, dass die eigenen Einschränkungen des SoC an den Gehäusepins eingehalten werden. Die Nanocomputer, um die herum ich baue — von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated — sind genau diese integrierten Floorplans, geschrumpft auf die 1-mm²-Klasse, was ein fertiges Gerät zu seinem eigenen eigenständigen System werden lässt.
- Kern, Speicher, Funk und Analog als Blöcke auf einem Floorplan
- Platinen-Routing, das die internen Einschränkungen des SoC an den Pins einhält
- Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated als Siliziumbasis
Von einem gehandhabten Teil zu einer Steuerungsebene in einer Maschine.
Die Arbeit ist ein kontinuierliches Schrumpfen. Sie beginnt auf Platinenebene, wo die Teile von Hand gehandhabt werden und die Layout-Disziplin festgelegt wird. Sie verengt sich in die Mikroelektronik, wo das Mikroskop zur Werkbank wird. Sie erreicht die Skala der Nanoelektronik, wo ein 1-mm²-Nanocomputer der größte Teil des Geräts ist und die Platine auf einen Träger reduziert wird. Und sie kehrt durch die Integration zurück, wo dieses Silizium zur Steuerungsebene eines fertigen Geräts oder einer Maschine wird.
Es als eine einzige Linie zu lesen, ist der Punkt. Dieselben Hände, die ein Feinrasterteil platzieren, sind jene, die viel später entscheiden, wie ein Mikrochip die Mechanik eines robotischen Systems befiehlt. Die Werkbank, das Silizium und die Integration sind nicht drei Aufgaben — sie sind ein einziger Weg, von Anfang bis Ende gegangen.
- Platinenebene Diskrete Elektronik und gehäuste ICs Teile von Hand gehandhabt, Pads sichtbar, die Layout-Disziplin auf menschlicher Skala festgelegt.
- Mikroelektronik Feinrastriges SMD unter dem Mikroskop Das Mikroskop wird zum primären Instrument für Platzierung, Inspektion und Nacharbeit.
- Nanoelektronik Nackter Die und 1-mm²-Nanocomputer Der Chip wird zum größten Teil des Geräts; die Platine wird auf Träger und Verbindung reduziert.
- Integration In Geräte und Maschinen Eingebettete SoC- und robotische Systemintegration, mit dem Mikrochip als Steuerungsebene.
Platine, Mikro oder Nano — wo ein Problem tatsächlich sitzt.
Wo die meiste Elektronik lebt, und wo ich angefangen habe.
Die Arbeit auf Platinenebene ist die vertraute Skala: diskrete Passive, Steckverbinder und gehäuste ICs, platziert auf einem geroutetem Substrat. Die Teile sind groß genug zum Anfassen, die Pads sind sichtbar, und die Fehlerarten sind jene, die jeder Elektronikingenieur zuerst lernt — kalte Lötstellen, Brücken und verpolte Polarität.
Ich behandle diese Skala als das Fundament und nicht als die Decke. Dieselbe Layout-Disziplin, die ein Design auf Platinenebene sauber hält — kurze Rückleitungspfade, bewusste Masse, getrennte analoge und digitale Domänen — ist das, was sich nach oben trägt, wenn die Teile schrumpfen und die Margen verschwinden.
- Diskrete Passive, Steckverbinder und gehäuste ICs auf einem geroutetem Substrat
- Planung sauberer Masse und Rückleitungspfade als grundlegende Gewohnheit
- Die Skala, auf der die Layout-Disziplin festgelegt wird, bevor sie belastet wird
Feinraster, wo das Mikroskop übernimmt.
Auf der Skala der Mikroelektronik verengen sich die Anschlüsse zum Feinraster und die Passiven fallen auf Gehäusegrößen, die mit bloßem Auge schwer aufzulösen sind. Das Mikroskop hört auf, eine Annehmlichkeit zu sein, und wird zum primären Instrument: Platzierung, Inspektion und Nacharbeit geschehen alle unter Vergrößerung.
Die Arbeit ändert hier ihren Charakter. Das Lotvolumen muss kontrolliert statt geschätzt werden, die Flussmittelwahl spielt eine Rolle, und ein einziges überbrücktes Paar kann ohne Optik unsichtbar sein. Die Werkbankausrüstung, die ich besitze, ist das, was diese Skala routinemäßig statt fragil macht.
- Feinrastrige Anschlüsse und Passive in kleinen Gehäusen, platziert unter Vergrößerung
- Kontrolliertes Lotvolumen statt von Hand geschätzt
- Inspektion und Nacharbeit durch dasselbe Mikroskop
Arbeit am Die, wo 1 mm² die Leinwand ist.
Die kleinste Skala, um die herum ich konstruiere, ist der Footprint des nackten Die und des Nanocomputers — die 1-mm²-Klasse von Bauteilen, gebaut auf Teilen von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated. Auf dieser Skala ist das Gerät keine Platine mehr, die einen Chip trägt; der Chip ist der größte Teil des Geräts, und die Platine ist ein Träger und eine Verbindung.
Hier zu konstruieren bedeutet, zu respektieren, was der Siliziumhersteller bereits bereitstellt — Versorgungssequenzierung, Referenzlayouts und HF-Frontends — und nur das hinzuzufügen, was die Anwendung benötigt. Zurückhaltung ist die Fähigkeit: Jedes zusätzliche Teil ist Fläche, die sich das fertige System nicht leisten kann.
- Footprints von nacktem Die und 1-mm²-Nanocomputer als Arbeitseinheit
- Silizium von Nordic, Texas Instruments und Maxim Integrated
- Zurückhaltung bei der Teilezahl, weil die Fläche die knappe Ressource ist
Open to the right work
Wenn Ihr Gerät die Platine, das Silizium und die Werkbank unter einem Dach braucht — das ist die Arbeit, die ich mache.
If you are holding a problem that doesn't fit inside one field, that is the conversation I want.