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          埋入式PCB,嵌入式PCB,未來電子產品的工藝導向及應用范圍

          發布時間:2019-05-23 14:15:47 作者:托普科 點擊次數:75
          隨著電子產品的小型化、薄型化和高速化,PCB上元器件的組裝密度越來越高,而電信號的傳輸速度也越來越快,僅靠提高PCB的布線密度和多層化,也難以滿足越來越高的組裝要求。

          埋入式元件電路板可提高封裝的可靠性,并降低成本

          把大量可埋入的無源元件埋入到印制電路板內部中,就可以縮短元件相互之間的線路長度,改善電氣特性,提高有效的印制電路板封裝面積,減少大量的印制電路板板面的焊接點,從而提高封裝的可靠性,并降低成本。


          節省產品空間

          如果將這些元件嵌入PCB中,這樣一來使相同面積的PCB,安裝表面安裝器件(SMD)的空間大大增加,同時還可以改善信號傳輸特性阻抗匹配的需要,于是近些年來埋入式電阻、電容等無源元件的PCB有了迅速的發展,盡管目前有些技術還不太完善,但是它的優越性越來越受到電子制造行業的重視,成為PCB的發展方向之一,必將日益成熟并得到廣泛應用。

          埋入無源元件PCB的種類

          埋入無源元件PCB根據其埋入元件的類型和方式分為以下四種類型:

          埋入電阻PCB( Embedded Resistor PCE),PCB內埋入的無源元件是電阻。
          埋入電容PCB( Embedded Capacitor PCI),PCB內埋入的無源元件是電容。
          埋入電感PCB( Embedded Inductor PCB),PCB內埋入的無源元件是電感。
          埋入各種無源元件的PCB,統稱為埋入無源元件PCB( Embedded Passive PCB)。
          PCB內埋入電阻、電容和電感等元件中的兩種或三種時,就可稱此板為埋入無源元件PCB。


          1.應用范圍

          埋入無源元件PCB應用范圍很廣,在國內外目前主要應用于計算機(如巨型計算機計算機主機、信息處理器),PC卡、IC卡和各種終端設備,通信系統(如蜂窩式發射平臺ATM系統、便攜式通信器材等),測試儀表和測試設備(如IC掃描卡、界面卡、負載板測試儀),航空航天電子產品(如航天飛機、人造衛星上的電子設備等),消費性基礎電子器件(如電位器、加熱器),醫療電子設備(如掃描儀、CT機),軍事設備(如巡航導彈、雷達無人偵察機、屏蔽器等)中的電子控制系統

          2.優點和不足

          將大量可埋入的無源元件埋入到PCB(包括HDI板)中,使PCB組裝后的部件更加型化輕量化。埋入無源元件PCB具有如下優點:

          (1)提高PCB高密度化的程度

          由于離散(非埋入式)無源元件不僅組裝的數量大,而且占據PCB板面的大量空間如GSM電話含有500多個無源元件,約占PCB面板組裝的50%的面積,如能將50%的無源元件埋入到PCB(或HDI板)內部來計算,就可以使PCB板面的尺寸縮小約25%,從而使導通孔的數量大大減少,也使連接導線減少和縮短等。不僅可以增加PCB設計布線的靈活性和自由度,而且可以減少布線量和縮短布線的長度,從而大大地提高了PCB(或HDI板)的高密度化程度并縮短了信號的傳輸路徑

          (2)提高PCB組裝的可靠性

          將所需要的無源元件埋入PCB內部可明顯提高PCB(或 HDUBUM)組裝件的可靠性。因為通過這樣的工藝方法,極為明顯地減少PCB板面的焊接( SMTAK PHT)點,從而提高了組裝板的可靠性,大大地降低由于焊接點引起的故障的幾率。

          另外埋入的無源元件可以受到有效的“保護”而提高了可靠性。由于這些埋入無源元件是采用整體式埋入PCB內部的,而不像分立(或離散)的無源元件用引腳焊接(或黏結)

          到PCB板面的連接焊盤上,不會再受到大氣中濕氣、有害氣體的侵蝕而降低或損壞無源元件。所以,埋入無源元件的方式能明顯提高PCB組裝件的可靠性

          (3)改善PCB組裝件的電氣性能

          將無源元件埋入到高密度化PCB中,使電子互連的電氣性能獲得了明顯的改善。因為它消除了分立無源元件所需要的連接焊盤、導線和自身的引線焊接后所形成回路。任何這樣一 個回路將不可避免地產生寄生效應,即雜散電容和寄生電感。而這種寄生效應也將隨著信號頻率或脈沖方波前沿時間的提高而變得更為嚴重。消除此種類型的故障,無疑將提高PCB組裝件的電氣性能(信號傳輸失真大大減小)。同時,因為無源元件埋入PCB內部,四周受到了嚴密的保護,不會因為工作環境中動態變化而改變其功能值(電阻值、電容值和電感值),使其處于非常穩定的狀態,有利于提高無源元件功能的穩定性,減少了無源元件功能失效的幾率。

          (4)節約產品制造成本

          采用此種工藝方法,可明顯地節省產品或PCB組裝件的成本。如在埋入無源元件的射頻電路(EP-RF)模型的研究中,等效于低溫共燒陶瓷基板(LTCC)的PCB基板(分別埋入相同的無源元件),據統計元件成本可節省10%,基板成本可以節省30%,而組裝(焊接)成本可節省40%。同時,由于陶瓷基板的組裝過程和燒結過程難以控制而PCB基板埋入無源元件(EP)可采用傳統的PCB制造工藝來完成,因而大大提高了生產效率。

          當然,任何一個工藝方法都有一定的局限性,埋入無源元件PCB的不足之處在于:

          其一是目前埋入的無源元件功能值較小,對于很大的電阻值、電容值和電感值的元件,還需要開發功能特性值大的埋入無源元件材料;

          其二就是埋入式的無源元件的功能特性值誤差控制難度比較大,特別是采用絲網漏印的平面型埋入無源元件材料,其功能特性值誤差控制更為困難。目前雖然可采用激光技術來修整和控制埋入無源元件的特性功能誤差,但并不是所有埋入無源元件都可以采用此法進行修整,以達到設計技術要求。最新研究的薄膜電阻埋入法,對電阻值的精度有較大的提高。

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