埋阻在高速PCB板中的应用

2021-02-08 15:55:21 Edward Qin 930

随处可见高速印刷电路板(PCB)。从智能手机,医疗设备到太空中的军用雷达和卫星,印刷电路板使电子产品能够执行特定的功能和任务,从而改善我们的生活。


过去,电路板具有简化的集成电路(IC),该集成电路仅由几个晶体管和一个电阻器组成。这种简单的设计适用于数十年前不需要高速功能或执行多种功能的电子产品。随着技术的进步,IC变得越来越复杂,要求电子产品做更多的事情。数百至数千万个晶体管被放置在印刷电路芯片中。


PCB制造商面临的障碍之一是电子产品的小型化。在这个时代,设备更小,更轻巧,足以移动。由于无源和有源部件需要足够的空间来运行而又不降低印刷电路板的完整性,因此这一因素为电子设备外壳内的复杂IC留出了较少的可用空间。为了解决这个问题,无源元件被嵌入到印刷电路板中。现在和过去的十年中,制造商可以使用嵌入式电阻器印刷电路板以及嵌入式电容器和电感器。


在这个领域中,有2个主要参与者设计和制造了该技术的领先基板。 Ticer Technologies和Ohmega Technology制造了高性能的薄膜嵌入式电阻器铜箔,为每种应用提供了许多不同的选择。埃佩克工程技术公司在两家制造商方面都有经验,我们可以协助您开发最佳解决方案。


埋阻与SMT相比具有优势

表面安装电阻器(SMT)具有带金属化端部的小型矩形陶瓷主体,这些主体为触点。 印刷电路板将具有SMT末端形成连接的焊盘。 另一方面,嵌入式电阻器是制成薄膜的平面电阻元件。 这种类型的电阻器成为标准印刷电路板层上蚀刻和印刷电路的一部分,因为它消除了对焊接点的需求。 使用嵌入式电阻器可获得的优势包括以下几点。

Embedded vs. Surface Mount Resistors

增加布线区域

通过从电路板上去除离散的SMT,互连走线和过孔的空间就更少了。 嵌入式电阻器可在印刷电路板上提供更多空间,制造商随后可添加其他功能或减小印刷电路板的尺寸,以用于较小的应用和设备。


缩短布线距离

通过连接至分立SMT的集成电路,无源组件的布线长度可能会变得复杂。 嵌入式电阻不需要通孔,并且可以改善布线,制造商可以降低其运营成本,同时仍然能够为各种应用提供复杂的印刷电路板。 这将创建更简化的板,这些板尺寸更小且更紧凑。


减少电磁干扰和寄生效应

电路和组件将具有不同的电场。 当这些电路彼此靠近放置时,它们开始存储电荷。 这种电荷可能会产生负面影响(寄生电容),因为它会改变电路的预期输出。 另外,直接接触或放射(感应)时来自外部源的电磁辐射会产生电磁干扰(EMI),从而影响印刷电路板的功能。


嵌入式电阻器可以减少寄生电容,EMI,串扰以及印刷电路板附近其他组件和电路所产生的噪声。 可以将嵌入式电阻器技术放置在集成电路的引脚下方,以避免电感并确保更好的电气性能。

增加集成度

当电阻器嵌入电路板时,可提高印刷电路板的整体完整性。 这种制造工艺可在更宽的频率范围内实现更高的稳定性,延长印刷电路板的使用寿命,并由于改善的线阻抗匹配而降低了负载的信号反射。


Embedding Resistors Using OhmegaPly®

Omega Technologies Inc和OmegaPly®产品合作,将电阻器嵌入印刷电路板。 OhmegaPly®是一种薄膜电沉积在铜上的NiP金属合金(电阻导体材料),可层压到介电材料上并进行减法处理以生产平面电阻器。 由于其薄膜性质,可以将其掩埋在各层中,而无需增加板的厚度或占用任何表面空间,例如分立电阻器。 OhmegaPly®产品之所以独特,是因为它的RTC小于50ppm;在超过20GHz的测试频率下在很宽的频率范围内都是稳定的;并且在110C时具有> 100,000小时+ 2%的卓越寿命测试性能。

Circuit Board with Embedded Resistors
PCB with Embedded Resistors

Some applications that we have worked on are surface resistors on HDI circuit boards, embedded pull up resistors in aerospace applications, series, and parallel termination resistors in a BGA package and may more.


简化PCB减法制造工艺

尽管该过程可能看起来与传统的PCB减法制造过程相似,但远非如此。 制造商需要做的两件事是:


为了蚀刻电阻性OhmegaPly®,需要在硫酸铜溶液中进行蚀刻,然后必须使用碱性蚀刻剂在电阻器上蚀刻掉铜,这两种工艺都是必须投入才能有效使用OhmegaPly的独特工艺 ®用于嵌入式电阻器。


需要对CAD操作员进行培训,因为嵌入式无源设计中的问题与厚膜添加剂和薄膜减薄技术之间的差异有关。 电阻器元件和端接是通过与减法过程不同的加法技术确定的。





OhmegaPly® Manufacturing Process


如何在Gerber数据中最佳指定嵌入式电阻

所有材料制造商都有其标准设计参数,可确保长期稳定性以及如何最佳管理每种设计的公差要求。 Epec的工程团队将与您一起设计一流的功能,以确保您的设计符合您的规格。 Mentor图形具有用于嵌入式无源组件设计的有效平台。

Embedded Resistors in Gerber Data