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埋入無源元件電路板優點和問題

2017-12-16 04:27

  由于電子產品迅速向小型化和多功能化發展,要求盡可能的減少組裝離散無源元件的數量和PCB尺寸,同時增加PCB的功能性、更好的可靠性和較低的產品成本。因此,把大量可埋入的無源元件埋入到電路板(HDI/BUM)中,使PCB組裝后的部件具有如下優點:

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 phone(或HDI/BUM)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,而且可以減少布線和縮短布線的長度,從而大大地提高PCB(或HDI/BUM)的高密度化程度。

2:提高PCB組裝的高可靠性

  將所需要的無源元件埋入PCB內部可明顯提高PCB(或HDI/BUM)組裝件的可靠性。基于兩個方面:第一,通過這樣的工藝方法,極為明顯地減少PCB板面的焊接點,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率的幾率。

  第二,埋入的無源元件可以收到有效的“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,而不象分立(或散離)的無源元件用引腿焊接(或粘結)到PCB板面的連接焊盤上,不會再收到大氣中濕氣、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是明顯提高PCB組裝件的可靠性,是一種非常有效的工藝方法。

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。這是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的產生寄生效應,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。同時,也提高了無源元件功能的穩定性,減少了無源元件功能的失效。因為無源元件的埋入PCB內部,四周收到了嚴密的保護,不會因為工作環境中動態變化而改變其功能值,使其處于非常穩定的狀態。

4:節約產品制造成本

  采用此種工藝方法,非常明顯節省產品或PCB組裝件的成本。如在EP-RF的模型研究中,等效于低溫共燒陶瓷基板(LTCC)的PCB基板,其結果統計:元件成本可節省10%,基板成本可以節省30%,而組裝成本可節省40%。同時,由于陶瓷基板的組裝過程和燒結過程控制困難,而PCB基板埋入無源元件可采用傳統的PCB制造工藝來完成,因而大大提高生產效率。

  當然,任何一個公益方法都有一定的局限性,首先它對無源元件功能值很大的電阻值、電容值和電感值,還需要開發功能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的功能值誤差控制更為困難。目前雖然采用激光技術來修整控制埋入無源元件的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。

 

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