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。
这些零件是如何组装成电路板的。
使用PCB嵌入式组件的设计注意事项和设置。

PCB嵌入式组件的CAD视图

电路板最初是一种简单的衬底，上面有小孔，可以让元件引线穿过。然后这些引线可以焊接到电线上，以完成电路。然后在基板上添加导电路径或痕迹，以消除焊接导线的需要，不久之后，组件就被焊接到板的两侧。通孔零件导致表面贴装零件，随着其针数和密度的增加，表面贴装零件越来越小。这一进步自然引出了一个问题:“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。

将元件嵌入电路板的衬底的概念已经存在很长时间了。新出现的是大量生产嵌入式电路板的技术，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的设计．

使用PCB嵌入式组件有什么好处?

在一些电路板设计中，使用PCB嵌入式组件技术是非常有用的。以下是这些部分必须提供的一些好处。

小型化

在刚性和柔性设计中都使用了嵌入式组件。通过减少必须安装在表面层上的组件数量，预埋部件可以减少电路板的整体尺寸。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的部件。例如，通常放置在大引脚计数BGA旁边或对面的终端电阻可以直接嵌入到部件下面。

电气性能

通过将部件内联到其连接部件下的信号路径的能力，两者之间的连接路径可以减少长度，从而改善信号的完整性．较短的连接长度将减少高频电路中的寄生效应，并减少供电网络中产生噪声的电容和电感。此外,EMI屏蔽变得容易得多，只需包围一个嵌入式组件与通孔接地通孔。

机械可靠性

通过将以前被焊接的组件嵌入到表层，可以减少失败的焊接连接，从而改善机械可靠性董事会。预埋件的热管理也更容易实现，因为可以将预埋件直接与热微通孔接触以散热。

成本

使用嵌入式组件代替表面安装或通孔部件将减少组装所需的电路板数量。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，以适合所有的部件在一起。

然而，嵌入式组件有一些负面的方面需要注意:

嵌入式组件会受到电路板在PCB组装过程中所经过的正常焊接过程的影响。
嵌入式组件在制造后不容易进行测试。
在改装或修理板子的情况下，嵌入式组件不容易更换。

那么，PCB嵌入组件是如何制造成电路板的呢?我们接下来再看。

在PCB CAD系统中使用“放置在层上”选项在设计中放置嵌入式组件

元件是如何嵌入印刷电路板的?

这两个无源和有源部件可采用以下两种工艺之一嵌入电路板:

将元件置于电路板内腔内。
将构件成型成基材。

在板结构内放置嵌入式组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打孔，将介电材料去除到精确的深度。一旦空腔已经创建，一个导电粘合剂的材料被添加，以保持在空腔的部分。这种导电胶粘剂会在受热时熔化，并在零件上形成良好的焊点粘结，类似于焊锡膏。使用小型铣削和布线工具也可以产生空腔，但由于设备的物理尺寸和形状，空腔的尺寸受到限制。一些薄晶圆也可以直接制造到板的介电材料中，而不需要钻孔或布线空腔。这些部件在叠层过程中被嵌入到板中。

下面是一些关于嵌入不同部分的更详细的细节:

被动者:现在，大多数无源部件都使用不同值的导电油墨、铜箔和电介质材料制成电路板。这些部件必须在布局时设计到板中，并要求设计师指定每个嵌入式组件所需的确切材料。电阻材料可以印在电路板上的电阻图案上，也可以用薄膜电阻材料制作。电容器是通过在嵌入部分的铜导体之间层压介质材料或丝网印刷介质材料到组件的图案而产生的。电感的螺旋形或弯曲形状是通过蚀刻铜或电镀铜而形成的。
主动语态:半导体通常嵌在腔内。设计人员必须仔细排列模具键，以便在嵌入部分和它所连接的外部部分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，腔内填充聚合物材料以将芯片模压到基板上。在其他情况下，芯片被预先安装到集成电路板的材料上。

正如您可以想象的那样，使用嵌入式组件需要设计人员非常小心。位置公差必须服从，我们下节课再细讲。

这个横截面编辑器还提供了关于空腔设计规则配置的直观提示

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，设计人员需要注意在电路板上放置和路由组件的常规方面。这些因素包括定位组件对于最短的连接路径和最优旋转的部分进行路由。然而，除了场地和路线，还有两个细节需要设计师注意:材料和空腔。

材料

在PCB设计中，为嵌入式组件选择正确的材料是至关重要的。对于像电阻这样的无源元件，材料将最终决定零件的价值。电容器需要在精心设计的铜板之间使用适当的介电材料。在嵌入有源元件时，填充腔的材料的选择对所使用的嵌入式集成电路的长期可靠性至关重要。为了避免嵌入式电路板的制造故障，设计人员必须选择相互兼容的元器件和基板材料。