Kaikki kategoriat

Kuinka suunnitella PCB:lle upotettuja komponentteja?

Aug 07, 2026

Piirilevyn valmistus asennettujen komponenttien kanssa: asennetun piirilevyn valmistus

Yksinkertainen ohje: kuinka käyttää suunnitteluoheistoa piirilevyn suunnitteluun, jossa on upotettuja komponentteja?

Mitä ovat upotetut piirilevyn komponentit?

Trendi pienikokoisten ja suorituskykyisten elektronisten laitteiden suuntautuminen vaatii tilasäästäviä piirilevyn asettelua ohjelmistosovelluksia, jotka ylittävät huomattavasti sen, mitä tavallinen pinnalle kiinnitettävä nykyaikainen teknologia (SMT) voi tarjota. Tässä vaiheessa tulevat käyttöön upotetut emolevyelementit. Upotettujen elementtien käyttö tarkoittaa vastustimien, kondensaattorien, kelojen tai jopa aktiivisten integroitujen piirien ja puolijohdedie-levyjen sijoittamista painetun emolevyn sisäkerroksiin sen sijaan, että ne olisi asennettu sen pinnalle. Tämä menetelmä ei ainoastaan vähennä peruslevyn fyysistä kokoa, vaan muuttaa myös perusteellisesti sitä, miten suunnittelijat lähestyvät signaalintarkkuutta, lämmönhallintaa ja korkean tiukkuuden liitosrakenteita (HDI).

Kiinnitetyt passiivikomponentit, kuten vastukset ja kondensaattorit, voidaan ymmärtää ohutkalvoelementteinä tai tasomaisina rakenteina piirilevyn kerrosrakenteessa, mikä muuttaa erottuvia SMD-osia. Esimerkiksi sen sijaan, että asennettaisiin useita pinnalla olevia vastuksia tai suodatuskondensaattoreita, nämä komponentit valmistetaan suoraan kuparikerrosten välille erityisillä lämpökestävillä tai dielektrisillä kalvoilla (esimerkiksi OhmegaPly tai FaradFlex). Tämä yhdistelmä vähentää huomattavasti sekä häiriövaikutuksia että asennuksen monimutkaisuutta. Kiinnitetyt käämit ja lisäksi avoimet piirisilicon-kuolleet (upotettu piirisilicon-teknologia) voidaan myös sijoittaa piirilevyn sisäkerroksiin, mikä mahdollistaa suunnittelun, jossa vaaditaan korkeaa tehotiukkuutta, parempaa signaalisiirtonopeutta ja vähäisempää sähkömagneettista häiriövaikutusta (EMI) tai häiriökapasitanssia.

Tutkimus: Tilansäästö upotettujen komponenttien avulla kuljetettavissa laitteissa

Johtava kunnonseurantalaitevalmistaja halusi ohuemman ja kevyemmin painavan ohjauspiirin, joka mahdollistaa suuremman akun ja vielä useamman anturin asentamisen. Resistoriverkkojen ja tasomaisesti upotettujen kondensaattorien käyttö sisäkerroksissa (hyödyntäen ohutkalvoisia resistanssialumiinifolioita ja FaradFlex-lentokonekondensaattoreita) paransi signaalivakautta, pinnan käyttö vähentyi 40 % ja suuremman akun sijoittamiseen löydettiin tilaa – kaikki ilman piirilevyn kokonaispinta-alan kasvattamista. Myös EMI/EMC-suorituskyky parani alueellisen PDN-kondensaattorin ansiosta. Tämä menestystarina osoittaa, kuinka PCB:hen integroidut komponentit muuttavat pienikokoisia elektronisia laitteita.

Miksi tämä strategia muuttaa peliä? Korkean nopeuden, rajoitetun tilan ja monikerroksisten sähkölaiteiden nopean kehityksen myötä sisäänrakennetut piirilevypohjaiset komponentit auttavat kehittäjiä ymmärtämään ennätysmäistä siirtotiukkuutta, optimoimaan piirilevyn kerroksien rakennetta, vähentämään haitallisesti vaikuttelevia signaalihäiriöitä ja varmistamaan kestävän signaalin luotettavuuden, kun laitteiston koko pienenee. Komponentit ovat mahdollistajia todella tiukkoihin liitoksiin (HDI), edistettyihin SiP-ratkaisuihin (system-in-package) sekä tulevaisuuden toiminnallisille ja korkeataajuuspiirilevyille.

embedded components.jpg

Aktiiviset vs helposti asennettavat komponentit: yleiskatsaus

Nykyiset sisäänrakennetut komponenttipiirilevyt voidaan jakaa kahteen keskeiseen luokkaan: aktiivisiin sisäänrakennettuihin komponentteihin, jotka käsittelevät ja ohjaavat sähkösignaaleja, sekä passiivisiin komponentteihin, jotka tukevat signaalinkäsittelyä, suodatusta ja energian varastointia. Molemmat luokat tarjoavat erilaisia tilasäästömahdollisuuksia, mutta niiden integraatio, toiminta ja vaikutus piirin toimintaan eroavat toisistaan.

Aktiiviset sisäänrakennetut komponentit

Energisoidut komponentit vaativat ulkoista energiantuloa (yleensä tasajännitteistä virtaa) niiden hallintaan, kytkentään tai sähkösignaalien vahvistamiseen.

Upotettujen aktiivisten komponenttien olosuhteet:

Transistorit – erillisiä tai osana integroituja piirejä, mahdollistavat logiikan, kytkennän tai vahvistuksen.

Asennetut piirit (integroidut piirit) – mikro-ohjaimet, FPGA-piirit tai muistipiirit, jotka on asennettu suoraan piirilevyn kammioihin.

Asennetut diodit – signaalien muokkaamiseen, säätöön tai ohjaamiseen.

Miksi asentaa aktiivisia komponentteja?

Lyhyempiä signaalireittejä: Hallintakomponenttien sijoittaminen lähemmäs I/O-liittimiä vähentää siirtolinjavaikutuksia ja kelloviiveitä.

Vähentyneet häiriövaikutukset: Ei johtopuitteita tai suuria rakenteita, mikä vähentää häiriöinduktanssia/kapasitanssia ja parantaa signaalien vakautta.

Parantunut EMI-tehokkuus: Pienempi reikäalue ja paremmin hallittu häiriönsietokyky.

Paljon enemmän piirilevyn tilaa HDI-reittaukseen – poistaa esteitä komponenttipuolelta.

Passiiviset asennetut komponentit

Asennetut passiivikomponentit eivät vaadi ulkoista virtalähdettä toimiakseen. Ne toteuttavat ominaisuuksia, kuten erotuskykyä, suodatinjärjestelmää, esijännitystä ja aikavakion määrittämistä.

Upotetut vastukset – ohutkalvoiset hylkivät kerrokset (esim. OhmegaPly, Ticer), joita kehitetään kuorman/lopetus- ja vetäysylös-/alas-toimintojen toteuttamiseen.

Asennetut kondensaattorit – tasomainen kapasitanssi FaradFlex- tai NanoLam-tuotteiden avulla kuparitasojen välissä, usein PDN-erotuskyvyn parantamiseksi.

Asennetut käämit – spiraali- tai meander-muotoiset kuparitietäytteet sisäkerroksissa, erityisesti signaalisuodatukseen RF- tai teholaitteissa.

7 merkittävää etua asennettujen komponenttien kehityksessä

Upotettujen PCB-valmistuselementtien sisällyttäminen tarjoaa muuttavan arvon nykyaikaisille piirikorteille kuluttaja-, lääketieteellisissä, automaali- ja teollisuusaloilla. Tutkitaan 7 erinomaista etua ja niiden sovellusalueita:

  • Tilansäästö ja pienentäminen: SMD-vastusten ja -kondensaattorien korvaaminen sisäisillä, kerroksiin upotettuilla sovituksilla vähentää merkittävästi vaikutusta – mikä on ratkaisevan tärkeää kuljetettaville laitteille, IoT-laitteille, MEMS-mikrofoneille ja muille.
  • Parantunut lähetyspaksuus ja HDI: SMD-komponenttien poistaminen pintakerroksista mahdollistaa suunnittelijoiden käsitellä helposti korkean tiukkuuden yhdistelmiä (HDI), jolloin pieniin piirilevyihin saadaan sijoitettua paljon enemmän verkkoja, mikroreikiä ja signaalilinjoja.
  • Ylimääräinen signaalivakaus: Yhteinen dekuplaus, lyhyempiä paluualueita ja pienempiä siirtolinjapätkiä käytettäessä vähenee EMI, ristiäinten vaikutus ja korkean nopeuden toiminta säilyy vakavana – mikä on välttämätöntä DDR-, PCIe- tai RF-piirilevyillä.
  • Parantunut virtajohtoverkko (PDN): Tasomaiset kondensaattorit (tasokapasitanssi) tarjoavat alhaisen impedanssin ja laajakaistaisen dekuplauksen, mikä on tärkeää jännitepudotusten ja hälyjen hillitsemiseksi nopeasti kytketyissä piireissä.
  • Suurempi rehellisyys: Passiivikomponentit ohittavat tinattujen liitosten, jotka ovat SMD-komponenttien ykkössyy siihen, että ne lopettavat toimintansa – olennainen tekijä kuorma-autoihin, ilmailuun tai muuhun vaativaan käyttöön, jossa esiintyy lämpötilan vaihtelua ja värähtelyjä.
  • Paljon parempi lämmönhallinta: Sisäiset vastukset ja kondensaattorit sijoitetaan yleensä kuparitasojen väliin, mikä mahdollistaa lämmön tehokkaan leviämisen tasojen läpi tai lämpöviakojen kautta.
  • Hinta–suorituskyky suhteessa oikeaan kontekstiin: Vaikka edistyneet NRE- ja valmistelukustannukset ovat korkeammat, kokonaishinta voi laskea HDI-levyissä komponenttien määrän, BOM:n monimutkaisuuden ja jälki-asennustestauksen/korjausten vähentämisen ansiosta.

Upotettujen komponenttien sovellukset: Miksi valita upotettujen syväjuuristen osien käyttö?

Siirtyminen PCB-valmistukseen ja PCB-asennukseen upotettujen komponenttien kanssa johtuu julmasta pyrkimyksestä pienentää, nopeuttaa ja luotettavuutta parantaa elektroniikkalaitteissa seuraavissa sovellusalueissa:

Pienikokoiset, korkean suorituskyvyn laitteet

Käytettävät digitaaliset laitteet: kunnonseurantalaiteet, älykellot, tieteelliset tunnisteet.

Asiakkaan tuotteet: Alkuperäiset langattomat kuulokkeet, älykkäät kynät, sisäänvedettävät puhelimet.

Korkeat olemassa olevat ja tehomodulit

Autoteollisuuden digitaalinen työkalut: Tehon seurantaan tarkoitetut piirikortit, ADAS-komponentit ja akkujen seurantajärjestelmät, joissa silmukkainduktanssi ja lämmön siirtyminen ovat olennaisia.

Teollisuusjärjestelmät: Robotiikka, virtalähteiden railit ja kuorman paikan muuntopanelit.

RF-/mikroaaltoratkaisut ja korkean nopeuden digitaaliratkaisut

Langaton verkko: Jossa häiriönsietokyvyn hallinta ja levitetty dekuplaus parantavat merkittävästi signaalilaatua (SI) ja sähkömagneettista yhteensopivuutta (EMC).

Verkkolaitteet: Reitittimet, palvelimet ja IoT:n reuna-alueen solmut, joiden tiedonsiirtonopeus vaatii 40–100+ Gbps.

Pieniä eriä / prototyyppirakennuksia

IP-suojaukset: Suojaa keskeisiä sähköisiä kytkentöjä asentamalla puolijohdedie-levyt ja estämällä käänteinen suunnittelu.

Pieniä tuotantomääriä ja nopeita valmistuskiertoja: Tieteellisiin tai avaruusteknologian tunnistuslaitteisiin tarkoitetut järjestelmät, joissa on erityisesti mukautettuja PDN-vaatimuksia.

Erilaiset kiinnitettyjen teknologioiden tyypit piirilevyvalmistuksessa

Upotus ei ole yksi-koko-kaikkiin -menetelmä. Nykyaikaisen teknologian kerros riippuu komponentin tyypistä, piirilevyn vaatimuksista ja valmistusmahdollisuuksista.

1. Kiinnitettyjä passiiviteknologioita

Ohut/paksu kalvoresistanssit: Kalvot kuten OhmegaPly tai Ticer laminoidaan ja erityisesti kaiverretaan tarkkuusohutkalvoresistansseja varten. Paksukalvo-aineita tulostetaan ruudukkoprintterillä suurempia virtoja tai kestävyyttä varten.

Tasomaiset kondensaattorit: Dielektriset kalvot (esim. FaradFlex, Panasonicin MEGTRON) sijoitetaan kuparitasojen väliin saavuttaakseen jakautuneen, matalan ESR:n poiskytkentäkyvyn – täydellinen korkean nopeuden PDN:lle.

Kierre-/mutkikkaat kiinnitettyjä induktansseja: Laserilla muotoiltuja kuparajohdinosia ytimen tai prepreg-kerrosten sisällä RF-suodatusjärjestelmiin ja virtatasoihin.

2. Kiinnitettyjä aktiiviteknologioita

Kiinnitetty piirisilicon: Raaka piirisiliconkiila asennetaan piirilevyn kammioihin, liitetään johdinsilkoilla tai flip-chip-liitoksella ja peitetään sekä tasataan.

System-in-Package (SiP) kiinnitetyillä aktiivisilla ja passiivisilla komponenteilla: monimutkaiset moduulit (esim. Bluetooth-SoC:t), joissa on useita raakapiirisoluja ja upotettuja RC-komponentteja erittäin ohuissa HDI-kerrosrakenteissa.

Kerrosrakenteessa käytetyt keskeiset teknologiat:

Hammasvaurio tuhoaa piirikortit ja upotetut piirisolut

Soveltuvat ja piilotetut liitokset sekä mikroliitokset pääsyn varmistamiseksi

Peräkkäinen laminointi monimutkaisille monikerroksisille rakenteille

Tuotteella peitetty kupari (RCC) ja ABF-dielektriset materiaalit erinomaisen tarkkojen liitäntöjen varmistamiseksi

Piirikortin suunnittelu asennettujen passiivikomponenttien kanssa: 5 parasta käytäntöä

Kondensaattorit, vastukset ja joskus myös käämit piirikortin kerrosrakenteessa vaativat uusia lähestymistapoja suunnittelussa, komponenttivalinnoissa ja valmistettavuuden varmistamisessa (DFM). Ota huomioon nämä tärkeät parhaat käytännöt:

  • Valitse laminaatit, joiden dielektrinen vakio (Dk) on vakaa ja häviökerroin (Df) alhainen: Valitse prepreg-, ABF- tai PTFE-pohjaiset alustamateriaalit, joiden dielektrinen vakio (Dk, yleensä 3,0–3,8) on tarkasti hallittu ja häviökerroin (Df) erinomaisen pieni, jotta saavutetaan vakaa kapasitanssi ja hallittu impedanssi.
  • Varaa erillisiä sisäisiä kerroksia: Määritä tiettyjä kerroksia tai kerrosten osia "ikkunoiksi" passiivikomponenteille ja pidä paljon kuparia näiden ikkunoiden ympärillä nykyisen kuljetuksen tai lämmön hajaantumisen varmistamiseksi.
  • Yhtenäinen vastus korkean nopeuden asettelussa: Kun asennat RC-komponentteja, säilytä tasapainoiset kerrosrakenteet ja tiukka dielektrisen tiukkuuden valvonta (yleensä 5–10 mil) varmistaaksesi katkeamattomat paluupolut ja sovitettu impedanssi kaikille signaalilinjoille.
  • Sisällytä lämmönjohtavat reiät asennettujen komponenttien ympärille: Korkean tiukkuuden interkonnektointi (HDI) ja teholaudat vaativat yleensä huolellista lämmönhallintaa. Upotetut kondensaattorit ja vastukset, erityisesti korkeammissa tehontiukkuuksissa, toimivat lämmön tuottavina elementteinä piirilevyn kerroksissa. Paikallisten kuumuusalueiden tai kerrosten irtoamisen estämiseksi parasta käytäntöä on sijoittaa näiden ympärille lämmönjohtavia reikiä – pieniä kerrostettuja aukkoja, jotka yhdistävät lämmön tuottavan alueen sisäisiin tai ulkoisiin kuparitasoihin. Tämä luo suoran reitin lämmön leviämiseen koko levyn yli hyödyntäen kuparin korkeaa lämmönjohtavuutta ja siten säilyttäen rakenteellisen eheyden. Hauraille analogisille tai RF-piireille käytä valintoja ja kuparipinnan pinta-alan kasvattamista vähentääkseen paikallista lämpötilan nousua ja säilyttääkseen signaalin laadun.
  • Ota huomioon vastuksen vaihtoehtoiset arvot ja kerrosten sijoittumisen epätarkkuus

Erityisesti ohutkalvo- tai paksukalvoaineksista (esim. OhmegaPly) valmistetut komponentit ovat valmistusvaiheessa saattaneet saada tarkemman tai epätarkemman vastusarvon verrattuna vastaaviin SMD-komponentteihin. Tähän vaikuttavia tekijöitä ovat:

Kärsivällisyyskäsittelemisen/lasertrimmauksen tarkkuus

Paksu- tai ohutkalvoaineksen jakautuminen

Kerrosten välinen sijoitusvirhe (jossa yhden kerroksen piirros kohdistetaan toiseen kerrokseen, yleensä 25–50 mikrometrin sisällä).

Dielektrisen materiaalin kutistuminen tai laajeneminen laminointiprosessin aikana.

Upotettujen vastus- ja kondensaattorikomponenttien valinta ja integrointi

Sovellukseesi sopivan piirilevyn tyypin valinta upotettujen komponenttien kanssa edellyttää sekä suorituskyvyn että valmistettavuuden ymmärtämistä.

4 vinkkiä vastuskomponentin asennusmuodon valintaan

  • Vastusarvo ja vastusarvon valinta: käytä kestävää kevytalu-miniumfoolia tai -mustaa sopivalla pintavastuksella (ohmeja/neliö). Laske R geometrian perusteella: R = ( ρ × L)/ (W ×T), jossa ρ ρ on resistiivisyys, L = koko, W = leveys, T = tiukkuus. Ajatus: Ohuet ja laajat vastukset on paljon helpompaa säätää laminoinnin jälkeen.
  • Tehon häviö ja nykyinen kapasiteetti Korkean kapasitanssin tai korkean tehon vastukset hajaavat lämpöä paremmin, kun ne sijoitetaan suurten kuparitasojen väliin ja läheisyyteen viakoja. Käytä tehomuotoa: P = I ² × R ja tarkista folioiden laskentataulukot OhmegaPlyn tai Ticerin tuotteista.
  • Lämpötilakertoimen resistanssikertoimen (TCR) arvo RF-, analogia- ja anturipiireissä pienempi TCR (< 100 ppm/ ° °C) on välttämätön johdonmukaisen suorituskyvyn varmistamiseksi lämpötilan vaihtelujen aikana.

Asennettavat kondensaattorit: 4 vinkkiä

Tuotevaihtoehto: Käytä korkean vakauden, alhaista Dk-arvoa ja alhaista häviötä omaavia tuotteita, kuten FaradFlexia tai Panasonic Megtronia, upotettuihin kapasitanssikerroksiin.

Sijoitus: Tasomaiset kondensaattorit asennetaan suoraan korkean nopeuden integroitujen piirien alapuolelle huippusuoritusten varmistamiseksi ja siistin virtapiiriverkon muodostamiseksi.

Kapasitanssin tarkka säätö: Muuta eristeaineen tiukkuutta ja levyjen sijaintia "säätääksesi" sisäänrakennettua kapasitanssia PDN:n tehokkuuden ja EMI:n vähentämiseksi.

Jännite ja luotettavuus: Tarkista optimaalinen käyttöjännite ja Df (häviökerroin) luotettavuuden varmistamiseksi vaihtelevissa sovelluksissa.

Suoritustehon varaus ja häiriövaikutusten hallinta

Käytä monikerroksista, hajautettua suoritustehon varausmenetelmää.

Alueellisia sisäänrakennettuja kondensaattoreita BGA-jalkojen alla tai niiden läheisyydessä.

Käytä useita hajautettuja kapasitanssitasoja PDN:n impedanssin pienentämiseksi useilla gigahertseillä.

Hyödynnä piilokapasitanssia korkeataajuisten häiriöiden vähentämiseen ja jännitepudotusten estämiseen nopeiden kytkentöjen aikana.

Suunnittelunäkökohdat, jotka on otettava huomioon syvästi pienennettyjen PCB-levyjen suunnittelussa

Pienennettyjen PCB-levyjen suunnittelu upotettujen komponenttien tekniikalla vaatii tarkkaa menetelmää kerrosten rakentamiseen, suunnitteluun ja valmistettavuuden varmistamiseen.

Tuotevaihtoehto: Valitse alhaisen Dk:n ja alhaisen Df:n materiaalit (esim. Panasonic Megtron, Isola I-Speed, Rogers) turvalliselle resistanssille ja hallitulle EMI:lle – tämä on välttämätöntä RF- ja korkean nopeuden signaaleille.

PCB-kerroksien valmistelu: Hyvin tasapainotetut kerrosrakenteet vähentävät vääntymistä; käytä teknisiä ikkunakerroksia passiivikomponenteille ja säilytä maadoitus/viitekerrokset lähellä signaalikerroksia varmistaaksesi paluupolun.

Impedanssin hallinta: Määritä mikroliuskajohdon/striplinjan impedanssi ottaen huomioon passiivikomponentit. Kuparin paksuus, dielektrisen materiaalin tiukkuus ja resiinirikkaat alueet passiivikomponenttien ympärillä vaikuttavat siirtolinjan ominaisuuksiin.

Lämmönjohtopolut: Käytä lämmönjohtavia vaihtoehtoja ja kuparitasoja upotettujen komponenttien ympärillä paremman lämmön hajaantumisen saavuttamiseksi (erityisesti teollisuusvastukset tai suurivirtaiset johtimet).

DRC/DFM-tarkistukset: Ota yhteys PCB-valmistajaasi prosessisääntöjen määrittämiseksi – pienimmät vastus/kela-koot, välimatkat, etäisyydet naapurifunktioiden suhteen ja piirilevyn kuvauksen rekisteröintirajoitukset.

AOI/röntgen/ICT-arviointielementit: Valmistaudu upotettujen passiivikomponenttien tai aktiivikomponenttien tarkastukseen röntgenkuvauksella tai integroiduilla tarkastuspadilla varhaisen virheen havaitsemiseksi ennen asennusta.

Miten upotetut komponentit sijoitetaan piirilevyn kerroksiin?

Upotusprosessi sisältää edistyneen tuoteteknologian ja tarkan valmistuksen. Alla on vaiheittainen kuvaus:

  • Valitse upotuskerrokset: Määritä piirilevyn sisäkerrokset, joille asennetaan vastukset, kondensaattorit, käämit tai passiivikomponentit – niitä kutsutaan yleensä "ikkunakerroksiksi".
  • Kuvion tai alueen komponentit:

Passiivikomponentit: Käytä esteellistä foliota tai dielektristä materiaalia ja käytä sitten valokuvatekniikkaa tai laserisuoraa kuvantamista (LDI) muotojen määrittämiseen.

Aktiivikomponentit: Sijoita avoimet piirit laitteen valmiisiin onteloihin tai porattuihin taskuihin ja liitä johdot tai bumpit.

  • Peräkkäinen laminointi: Kerrosten pinottu rakenne rakennetaan vaiheittain käyttäen prepreg-eristystä ja kuparipintaa. Jokainen laminointikierros lisää uusia ominaisuuksia (esim. mikroviaukkoja, sokeita/haudattuja viaukkoja).
  • Laserreikitys/mekaaninen reitinmääritys: Mikrovia- tai piiloviat kehitetään liittämään upotettuja komponentteja ulkoisiin kerroksiin tai naapurisignaaleihin.
  • Tasaus: Upotetun piirisävyn osalta täyteaineen lisääminen ja tasaaminen (esim. CMP – kemiallinen mekaaninen hiominen) tuottavat tasaisen pinnan.
  • Ulkoisten kerrosten valmistus: Sisältää pysyvät piirikerrokset, SMD-liitosalustat ja silkkipainatun merkinnän.
  • Tarkastus: AOI-, röntgen- ja usein piiritason testaus (ICT) käytetään, koska visuaalinen pääsy yllättäviin ominaisuuksiin on rajoitettu.

PCB:n asennusosan valmistusprosessi

Tarkastellaan keskitettyä PCB-valmistusprosessia upotettujen komponenttien kanssa.

Kerrostumisen suunnittelu: Määritellään kerrokset upotettuja aktiivisia/passiivisia komponentteja varten, mukaan lukien ikkuna/ontelosuunnittelu piirisävyä varten.

Resistiivisen/dielektrisen materiaalin pinnoitus: Materiaalien (esim. OhmegaPly, Ticer, FaradFlex) käyttö laminoimalla tai ruutupainamalla.

Kuvion muodostus ja syövytys: Passiivisten komponenttien valmistus LDI:llä, valokuvatekniikalla tai laserablaatiolla korkean tarkkuuden saavuttamiseksi.

Kaviteettien jyrsintä/reitinohjaus: Syvälle upotettujen komponenttien tai induktoreiden poistamiseen CNC-jyrsintä tai laserohjaus tuottaa tarkkaan määritellyt kaviteetit.

Helppo komponenttien sijoittaminen ja lisävarusteet: Sijoita piirisilta pick-and-place -laitteella, kiinnitä johtavalla epoksi- tai tinasolderilla, ja integroiduille piireille käytä langaliitosta tai bump-liitosta.

Peräkkäinen laminointi: Laminoidaan kokonaiset kerrospinot huolellisesti varmistaen sijoituksen (rekisteröinnin). Jokainen laminointikierros voi sisältää lisäominaisuuksia, kuten mikroviauksia tai piilotettuja viauksia HDI-sovelluksissa.

Tasaus ja pinnan valmistelu: Täytä kaviteetit resiinillä ja hio ne tasaiseksi pinnaksi lisälaminointia varten.

Reitin avaaminen ja viauksien valmistus: Mikroviaukset sekä sokeat ja haudatut viaukset tehdään poraamalla tai lasersyöttämällä erityisen pienien piirtojen osien kohdalla.

Viimeinen pintakerroskäsittely: Lisätään yläkerroksen piirit, tinasuojaus ja merkintä.

Tarkastus ja arviointi: Käytetään automaattista optista tarkastusta (AOI), lentävää mittaporttia ja röntgensäteilyä. ja usein myös ICT:tä (in-circuit test), koska suora sähköinen pääsy ja visuaalinen tarkastus ovat rajoitettuja upotettujen ominaisuuksien osalta.

UL/IPC-vaatimusten noudattaminen: varmennetaan piirilevyt IPC-6012/IPC-7092 -standardien mukaisiksi passiivikomponenteille, suoritetaan kaikki DRC/DFM-tarkistukset ja dokumentoidaan jäljitettävyys.

SMT- ja upotettujen komponenttien lähestymistapojen vertailu

Piirilevyjen kehitys jatkuu, mikä aiheuttaa suunnittelijoiden ja tuotejoukkujen valintapaineita SMT:n (pinnasolattu teknologia) ja seuraavan sukupolven piirilevyihin upotettujen komponenttien välillä. Molemmilla lähestymistavoilla on oma paikkansa, erityisesti laitteiden tiukentuessa, mutta niiden kompromissit suunnittelun yksityiskohtien, kustannusten, valmistettavuuden ja sähköisen suorituskyvyn osalta tulee arvioida perusteellisesti.

SMT-komponentit: vahvuudet ja heikkoudet

SMT:n edut:

Yksinkertaisuus ja yleinen hyväksyntä: SMT:tä tukevat piirilevyvalmistajat ja kokoonpanolinjat maailmanlaajuisesti.

Helppo korjaus/uudelleensolattus: liitoskohdat ja komponentit voidaan tarkistaa, vaihtaa tai uudelleensolattaa helposti.

Nopea prototyypointi ja käyttöönotto: lyhyt aika markkinoille perustasoisille ostoslistoille ja kehityspiirilevyille.

Laaja ekosysteemi: suuri valikoima erilaisia passiivikomponentteja, aktiivikomponentteja ja monimutkaisia komponentteja.

SMT:n negatiiviset puolet:

Levyn rakennuksen ottotila: SMD-vastukset, kondensaattorit ja käämit vievät hyödyllistä tilaa, mikä vähentää HDI- ja tilasäästöisiä piirilevyn suunnittelun ohjeita.

Rajoitettu ohjauspaksuus: Suuret SMD-komponentit rajoittavat johdinratojen ohjausta ja läpiviivaisen sijoittelun mahdollisuuksia.

Suuremmat parasiittiset vaikutukset: Lisäjohtimen induktanssi ja liitosalueen kapasitanssi voivat heikentää korkean nopeuden tai RF-suorituskykyä.

Luotettavuuden uhkatekijät: Kiinnitysliitokset ovat alttiita kulumiselle, resonanssille ja CTE-eroille (lämpölaajenemiskertoimen ero).

Asennettujen komponenttien edut ja haitat:

Asennettujen komponenttien edut piirilevyn suunnittelussa:

Lopullinen pinta-alan säästö: Passiivisten ja aktiivisten komponenttien integrointi sisälle vapauttaa pinta-alaa lisäkerroksille, HDI-ominaisuuksille tai lämmönkäsittelyratkaisuille.

Parantunut vakaus: SMD-liitosten poistaminen eliminoi merkittävän epäluotettavuuden lähde, mikä parantaa laitteen kestävyyttä ja kriittisen toiminnan luotettavuutta.

Ylivertainen signaalinsiirto ja rehellisyys: Kondensaattorit tarjoavat hajautettua suodatusta rajoitetulla parasiittisellä induktanssilla, mikä tekee niistä soveltuvia PDN-kohinan vähentämiseen.

Parantunut tehon tiukkuus: Resistanssit ja induktanssit maksimoivat teknologisen pinta-alan ja olemassa olevat ohjelmat, mikä alentaa jännitehäviöitä ja itsekuumentumista.

IP-turvallisuus ja suojaus: Upotetut piirit ja passiivikomponentit ovat vaikeampia kääntää takaisin tai muokata.

Pinnalle asennettujen komponenttien haitat:

Tuotannon monimutkaisuuden kasvu: Peräkkäiset laminoituprosessit, tarkka sijoitus ja hammashoidon prosessit lisäävät aikaa ja kustannuksia piirilevyn valmistukseen.

Vaikea korjaus tai muokkaus: Kun komponentit on upotettu, niitä ei voida yleensä korjata uudelleen tai paikallisesti korjata.

Takaisinotto- ja tarkastusten vaikeus: Viat voivat olla vaikeampia havaita ja korjata, mikä yleensä vaatii AOI-, röntgen- tai edistyneitä sähköisiä testausmenetelmiä.

Tuoteyhteensopivuus: Oikeanlaisen laminoidun materiaalin (esimerkiksi alhaisempi Dk/Df ja lämpötilakerroin TCR) valinta on paljon tärkeämpi, erityisesti RF- tai korkean nopeuden helposti upotettavissa PCB-levyissä.

Usein kysytyt kysymykset

Hyödyllinen usein kysyttyjä kysymyksiä -osio tukee asiakkaiden ymmärrystä vaikeista, perinteisesti käytetyistä upotetun PCB:n osista. Alla on vastauksia yleisimpiin suunnittelua, teknologiaa ja valmistusta koskeviin kysymyksiin:

K1: Mitä ovat upotetut PCB-osat ja passiivikomponentit?

V: Upotetut komponentit ovat elektronisia laitteita (passiivisia tai aktiivisia), jotka on integroitu PCB:n sisäkerroksiin eikä asennettu pinnalle. Passiivikomponentteihin kuuluvat yleensä vastukset, kondensaattorit ja usein myös käämit, joita valmistetaan erityisesti muovattavilla materiaaleilla, kuten OhmegaPly-, Ticer-esteillä tai tasomaisilla kondensaattorikalvoilla laminoidun rakenteen sisällä.

K2: Milloin tulisi valita upotetut komponentit SMT:n sijaan?

A: Valitse upotetut komponentit, kun suunnittelussasi vaaditaan korkeaa reititystiukkuutta, pienentämistä, parantunutta EMI/EMC-käyttäytymistä, tiukempia luotettavuusvaatimuksia tai huomattavasti parempaa PDN-dekuplausta. Ne ovat erityisen käytännöllisiä HDI-, RF-, teho-, kuluttaja-, lääketieteellisissä ja avaruustekniikan elektronisissa laitteissa – joissa jokainen neliömillimetri ratkaisee.

K3: Kuinka tarkasti passiivikomponentit vähentävät häiriövaikutuksia ja parantavat signaalin eheyttä?

A: Asennetut vastukset ja kondensaattorit toimivat paremmin signaali- ja tehopiireissä, vähentäen häiriöinduktanssia/häiriökapasitanssia (ESL, ESR) ja siirtolinjavaikutuksia. Esimerkiksi upotetut tasokondensaattorit tarjoavat aluetta ja erinomaisen alhaisen impedanssin dekuplauksen, mikä varmistaa siistit tehojännitteet ja vähentää vaihtovirtahälyä.

K4: Mitkä laminaatit (Dk/Df) ovat parhaita upotettujen komponenttien käyttöön?

A: Parhaat tuotteet ovat ne, joiden dielektrinen vakio (Dk) on helposti hallittavissa ja hukkatekijä (Df) pienentynyt, kuten Panasonic Megtron, Isola I-Speed/FR408HR ja PTFE-pohjaiset alustat RF-käyttöön. Ne takaa turvalliset ja luotettavat toiminnot sekä upotetuille vastuksille että kondensaattoreille prosessin ja lämpötilan muutosten aikana.

K5: Kuinka lasken upotetun vastuksen koon omaan piirilevyyni?

A: Käytä geometriaa ja pintavastusta: [R = \ frac] Missä ρ on resistiivisyys ( ω · senttimetriä tai ω / neliö), L on pituus, W on leveys ja T on paksuus. Tee tarvittavat säädöt ja ota sitten yhteys valmistajaasi lopullisten valmistettavien geometrioiden ja toleranssien määrittämiseksi.

Hanki ilmainen tarjous

Edustajamme ottaa sinuun pian yhteyttä.
Sähköposti
Nimi
Yrityksen nimi
Viesti
0/1000