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澳门澳门体育在线 埋入式PCB,嵌入式PCB,未来电子产品的工艺导向及应用范围

发布时间:2019-05-23 14:15:47 作者:托普科 点击次数:75
随着电子产品的小型化、薄型化和高速化,PCB上元器件的组装密度越来越高,而电信号的传输速度也越来越快,仅靠提高PCB的布线密度和多层化,也难以满足越来越高的组装要求。

埋入式元件电路板可提高封装的可靠性,并降低成本

把大量可埋入的无源元件埋入到印制电路板内部中,就可以缩短元件相互之间的线路长度,改善电气特性,提高有效的印制电路板封装面积,减少大量的印制电路板板面的焊接点,从而提高封装的可靠性,并降低成本。


节省产品空间

如果将这些元件嵌入PCB中,这样一来使相同面积的PCB,安装表面安装器件(SMD)的空间大大增加,同时还可以改善信号传输特性阻抗匹配的需要,于是近些年来埋入式电阻、电容等无源元件的PCB有了迅速的发展,尽管目前有些技术还不太完善,但是它的优越性越来越受到电子制造行业的重视,成为PCB的发展方向之一,必将日益成熟并得到广泛应用。

埋入无源元件PCB的种类

埋入无源元件PCB根据其埋入元件的类型和方式分为以下四种类型:

埋入电阻PCB( Embedded Resistor PCE),PCB内埋入的无源元件是电阻。
埋入电容PCB( Embedded Capacitor PCI),PCB内埋入的无源元件是电容。
埋入电感PCB( Embedded Inductor PCB),PCB内埋入的无源元件是电感。
埋入各种无源元件的PCB,统称为埋入无源元件PCB( Embedded Passive PCB)。
PCB内埋入电阻、电容和电感等元件中的两种或三种时,就可称此板为埋入无源元件PCB。


1.应用范围

埋入无源元件PCB应用范围很广,在国内外目前主要应用于计算机(如巨型计算机计算机主机、信息处理器),PC卡、IC卡和各种终端设备,通信系统(如蜂窝式发射平台ATM系统、便携式通信器材等),测试仪表和测试设备(如IC扫描卡、界面卡、负载板测试仪),航空航天电子产品(如航天飞机、人造卫星上的电子设备等),消费性基础电子器件(如电位器、加热器),医疗电子设备(如扫描仪、CT机),军事设备(如巡航导弹、雷达无人侦察机、屏蔽器等)中的电子控制系统

2.优点和不足

将大量可埋入的无源元件埋入到PCB(包括HDI板)中,使PCB组装后的部件更加型化轻量化。埋入无源元件PCB具有如下优点:

(1)提高PCB高密度化的程度

由于离散(非埋入式)无源元件不仅组装的数量大,而且占据PCB板面的大量空间如GSM电话含有500多个无源元件,约占PCB面板组装的50%的面积,如能将50%的无源元件埋入到PCB(或HDI板)内部来计算,就可以使PCB板面的尺寸缩小约25%,从而使导通孔的数量大大减少,也使连接导线减少和缩短等。不仅可以增加PCB设计布线的灵活性和自由度,而且可以减少布线量和缩短布线的长度,从而大大地提高了PCB(或HDI板)的高密度化程度并缩短了信号的传输路径

(2)提高PCB组装的可靠性

将所需要的无源元件埋入PCB内部可明显提高PCB(或 HDUBUM)组装件的可靠性。因为通过这样的工艺方法,极为明显地减少PCB板面的焊接( SMTAK PHT)点,从而提高了组装板的可靠性,大大地降低由于焊接点引起的故障的几率。

另外埋入的无源元件可以受到有效的“保护”而提高了可靠性。由于这些埋入无源元件是采用整体式埋入PCB内部的,而不像分立(或离散)的无源元件用引脚焊接(或黏结)

到PCB板面的连接焊盘上,不会再受到大气中湿气、有害气体的侵蚀而降低或损坏无源元件。所以,埋入无源元件的方式能明显提高PCB组装件的可靠性

(3)改善PCB组装件的电气性能

将无源元件埋入到高密度化PCB中,使电子互连的电气性能获得了明显的改善。因为它消除了分立无源元件所需要的连接焊盘、导线和自身的引线焊接后所形成回路。任何这样一 个回路将不可避免地产生寄生效应,即杂散电容和寄生电感。而这种寄生效应也将随着信号频率或脉冲方波前沿时间的提高而变得更为严重。消除此种类型的故障,无疑将提高PCB组装件的电气性能(信号传输失真大大减小)。同时,因为无源元件埋入PCB内部,四周受到了严密的保护,不会因为工作环境中动态变化而改变其功能值(电阻值、电容值和电感值),使其处于非常稳定的状态,有利于提高无源元件功能的稳定性,减少了无源元件功能失效的几率。

(4)节约产品制造成本

采用此种工艺方法,可明显地节省产品或PCB组装件的成本。如在埋入无源元件的射频电路(EP-RF)模型的研究中,等效于低温共烧陶瓷基板(LTCC)的PCB基板(分别埋入相同的无源元件),据统计元件成本可节省10%,基板成本可以节省30%,而组装(焊接)成本可节省40%。同时,由于陶瓷基板的组装过程和烧结过程难以控制而PCB基板埋入无源元件(EP)可采用传统的PCB制造工艺来完成,因而大大提高了生产效率。

当然,任何一个工艺方法都有一定的局限性,埋入无源元件PCB的不足之处在于:

其一是目前埋入的无源元件功能值较小,对于很大的电阻值、电容值和电感值的元件,还需要开发功能特性值大的埋入无源元件材料;

其二就是埋入式的无源元件的功能特性值误差控制难度比较大,特别是采用丝网漏印的平面型埋入无源元件材料,其功能特性值误差控制更为困难。目前虽然可采用激光技术来修整和控制埋入无源元件的特性功能误差,但并不是所有埋入无源元件都可以采用此法进行修整,以达到设计技术要求。最新研究的薄膜电阻埋入法,对电阻值的精度有较大的提高。

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