埋入无源元件电路板优点和问题
由于电子产品迅速向小型化和多功能化发展,要求尽可能的减少组装离散无源元件的数量和PCB尺寸,同时增加PCB的功能性、更好的可靠性和较低的产品成本。因此,把大量可埋入的无源元件埋入到电路板(HDI/BUM)中,使PCB组装后的部件具有如下优点:
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 phone(或HDI/BUM)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,而且可以减少布线和缩短布线的长度,从而大大地提高PCB(或HDI/BUM)的高密度化程度。
2:提高PCB组装的高可靠性
将所需要的无源元件埋入PCB内部可明显提高PCB(或HDI/BUM)组装件的可靠性。基于两个方面:第一,通过这样的工艺方法,极为明显地减少PCB板面的焊接点,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率的几率。
第二,埋入的无源元件可以收到有效的“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,而不象分立(或散离)的无源元件用引腿焊接(或粘结)到PCB板面的连接焊盘上,不会再收到大气中湿气、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是明显提高PCB组装件的可靠性,是一种非常有效的工艺方法。
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。这是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的产生寄生效应,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。同时,也提高了无源元件功能的稳定性,减少了无源元件功能的失效。因为无源元件的埋入PCB内部,四周收到了严密的保护,不会因为工作环境中动态变化而改变其功能值,使其处于非常稳定的状态。
4:节约产品制造成本
采用此种工艺方法,非常明显节省产品或PCB组装件的成本。如在EP-RF的模型研究中,等效于低温共烧陶瓷基板(LTCC)的PCB基板,其结果统计:元件成本可节省10%,基板成本可以节省30%,而组装成本可节省40%。同时,由于陶瓷基板的组装过程和烧结过程控制困难,而PCB基板埋入无源元件可采用传统的PCB制造工艺来完成,因而大大提高生产效率。
当然,任何一个公益方法都有一定的局限性,首先它对无源元件功能值很大的电阻值、电容值和电感值,还需要开发功能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的功能值误差控制更为困难。目前虽然采用激光技术来修整控制埋入无源元件的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。
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