揭露PCB嵌入式组件

2022年2月24日

关键的外卖

使用PCB嵌入式组件的好处。
这些零件是如何制成电路板的。
使用PCB嵌入式元件的设计注意事项和设置。

PCB嵌入式元件的CAD视图

电路板最初是一个简单的基板，上面有供元件引线穿过的孔。然后这些引线可以被焊接到电线上以完成电路。然后将导电路径或走线添加到基板上，以消除焊接线的需要，并且，不久之后，组件被焊接到电路板的两侧。通孔零件导致表面贴装零件越来越小，而引脚数和密度增加。这种进步自然导致了一个问题，“印刷电路板技术的下一个进步将是什么?”答案是PCB嵌入式组件。

将元件嵌入电路板基板的概念已经存在很长时间了。新技术是大规模生产带有嵌入式组件的电路板的技术，以及推动设计师使用这些部件的市场需求。本文将介绍PCB嵌入式组件技术以及如何在您自己的应用中使用它电路板设计。

使用PCB嵌入式组件的好处是什么?

在一些电路板设计中，使用PCB嵌入式元件技术是非常有用的。以下是这些部件提供的一些好处。

小型化

嵌入式组件用于刚性和柔性设计。通过减少必须安装在表面层上的组件数量，嵌入式部件可以减小电路板的总体尺寸。或者，根据您的需要，嵌入式组件可以帮助您在相同尺寸的板上安装更多部件。例如，通常放置在大引脚数BGA旁边或对面的终端电阻可以直接嵌入该部件的下方。

电气性能

由于能够将部件直接放置在其连接部件下方的信号路径上，因此可以缩短两者之间的连接路径长度，从而提高了性能信号的完整性。较短的连接长度将减少高频电路中的寄生效应，并减少电力输送网络中产生噪声的电容和电感。此外,EMI屏蔽通过简单地将嵌入式组件与通孔接地过孔包围起来变得容易得多。

机械可靠性

通过将过去焊接的组件嵌入到表面层上，可以减少可能失败的焊接连接，从而提高效率机械可靠性董事会的。嵌入式部件的热管理也更容易实现，因为它能够使部件与热微孔直接接触以散热。

成本

使用嵌入式组件代替表面安装或通孔部件将减少电路板所需的组装量。这可以节省成本，特别是对于复杂的高密度板，需要复杂的手工组装来将所有部件组装在一起。

然而，嵌入式组件也有一些负面的方面需要注意:

在PCB组装过程中，主板将经历的正常焊接过程可能会影响嵌入式组件。
嵌入式组件在制造后不容易进行测试。
在改造或修理电路板的情况下，嵌入式元件不能轻易更换。

那么，PCB嵌入式组件是如何制造成电路板的呢?我们接下来再看这个。

使用PCB CAD系统中的层上放置选项在设计中放置嵌入式组件

元件如何嵌入印刷电路板?

这两个无源元件和有源元件可采用以下两种工艺之一嵌入电路板:

将元件放置在电路板的内部空腔中。
将组件成型到基板中。

在电路板结构内放置嵌入式元件所需的空腔可以用不同的生产技术形成。其中一种方法是用激光钻腔，以去除介电材料到精确的深度。一旦空腔被创建，一个导电的粘合剂材料被添加到保持在空腔的部分。这种导电胶粘剂会随着加热而融化，并与零件形成良好的焊锡粘合，类似于锡膏。空腔也可以用小型铣削和布线工具创建，但由于设备的物理尺寸和形状，尺寸受到限制。一些薄晶圆也可以直接制造到电路板的介电材料中，而不需要钻孔或布线空腔。这些部件在层压过程中嵌入到板中。

以下是关于嵌入各个部分的一些更详细的细节:

被动者:现在，大多数无源部件使用不同值的导电油墨、铜箔和介电材料制成电路板。这些部件必须在布局时设计到电路板中，并要求设计人员指定每个嵌入式组件所需的确切材料。电阻材料既可以印刷到电路板上的电阻图案上，也可以使用薄膜电阻材料制成。电容器是通过在嵌入式部件的铜导体之间层压介电材料或将介电材料丝网印刷到组件的图案上而制成的。电感器的螺旋或弯曲形状是通过蚀刻铜或镀铜而形成的。
主动语态:半导体通常嵌在一个腔中。设计人员必须小心地排列模具键，以便在预埋件和外部部件之间进行最直接的连接。制造嵌入式集成电路有不同的方法。在某些情况下，用聚合物材料填充空腔以将芯片模压到基板上。在其他情况下，芯片被预先安装在材料上，以便并入电路板。

可以想象，使用嵌入式组件需要设计者非常小心。位置公差必须遵守，我们将在接下来深入探讨。

这个横截面编辑器也给出了直观的提示配置的空腔设计规则

使用嵌入式组件时的设计注意事项

当在布局中使用PCB嵌入式组件时，设计人员将需要注意在电路板上放置和布线组件的常规方面。这些考虑包括定位组件为最短的连接路径和最优的零件旋转进行布线。然而，除了位置和路线，还有两个细节需要设计师注意:材料和腔体。

材料

在PCB设计中，为嵌入式元件选择正确的材料是至关重要的。对于像电阻器这样的无源元件，材料将最终决定该部件的价值。电容器需要在精心设计的铜板之间使用适当的介电材料。当嵌入有源元件时，填充空腔的材料的选择对于所使用的嵌入式ic的长期可靠性至关重要。为了避免嵌入式电路板的制造失败，设计人员必须选择相互兼容的组件和基板材料。