วิธีออกแบบแผงวงจรพิมพ์ที่ฝังองค์ประกอบไว้ภายใน

การผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่มีส่วนประกอบติดตั้งอยู่แล้ว: การผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบมีส่วนประกอบติดตั้ง

วิธีใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบแผงวงจรพิมพ์เพื่อสร้างแผงวงจรพิมพ์ที่มีส่วนประกอบฝังอยู่อย่างง่ายดาย?

ส่วนประกอบฝังอยู่บนแผงวงจรพิมพ์คืออะไร?

ความนิยมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กแต่ประสิทธิภาพสูง ทำให้เกิดความต้องการซอฟต์แวร์สำหรับจัดวางวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ประหยัดพื้นที่มากกว่าที่เทคโนโลยีการติดตั้งบนผิวหน้าแบบทันสมัย (SMT) ทั่วไปจะสามารถให้ได้ นี่คือจุดที่องค์ประกอบเมนบอร์ดแบบฝังตัวเข้ามามีบทบาท การออกแบบด้วยองค์ประกอบแบบฝังตัวหมายถึงการฝังตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ขดลวดเหนี่ยวนำ หรือแม้แต่ไอซีที่ใช้งานได้จริงและชิป (dies) ไว้ภายในชั้นของเมนบอร์ดแทนที่จะติดตั้งไว้บนพื้นผิวของเมนบอร์ด แนวทางนี้ไม่เพียงแต่ลดพื้นที่โดยรวมของเมนบอร์ดเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงวิธีที่นักออกแบบมองปัญหาด้านความบริสุทธิ์ของสัญญาณ การจัดการความร้อน และการออกแบบการเชื่อมต่อแบบหนาแน่นสูง (HDI) อย่างพื้นฐาน

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ติดตั้งอยู่ เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นองค์ประกอบแบบฟิล์มบางหรือโครงสร้างแบบระนาบภายในชั้นของแผงวงจรพิมพ์ (PCB stack-up) ซึ่งเปลี่ยนส่วนประกอบแบบ SMD ที่โดดเด่นไปโดยตรง ตัวอย่างเช่น แทนที่จะติดตั้งตัวต้านทานบนพื้นผิวจำนวนมากหรือตัวเก็บประจุสำหรับการลดแรงรบกวน องค์ประกอบเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยตรงระหว่างชั้นทองแดง โดยใช้ฟิล์มพิเศษที่ทนต่อความร้อนหรือฟิล์มไดอิเล็กทริก (เช่น OhmegaPly หรือ FaradFlex) การรวมกันนี้ช่วยลดผลกระทบจากค่าพาราซิติกและซับซ้อนของการจัดวางลงอย่างมาก ตัวเหนี่ยวนำที่ติดตั้งไว้ และชิปซิลิคอนแบบไม่มีบรรจุภัณฑ์ (embedded die technology) ยังสามารถฝังไว้ภายในชั้นกลางของแผงวงจรได้ ทำให้สามารถออกแบบวงจรที่ต้องการความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าสูง อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสัญญาณสูง และลดการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) หรือค่าความจุพาราซิติก

งานวิจัย: การประหยัดพื้นที่ด้วยส่วนประกอบที่ฝังไว้ในอุปกรณ์สวมใส่

ผู้ผลิตเครื่องติดตามสุขภาพชั้นนำรายหนึ่งต้องการบอร์ดควบคุมที่บางและเบาขึ้น ซึ่งสามารถรองรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้นและอุปกรณ์ตรวจจับเพิ่มเติมได้มากขึ้น โดยการใช้เครือข่ายตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบฝังเรียบภายในชั้นโครงสร้าง (โดยใช้ฟอยล์อะลูมิเนียมสำหรับตัวต้านทานแบบฟิล์มบางและชิ้นส่วนตัวเก็บประจุแบบ FaradFlex สำหรับอากาศยาน) ทำให้ความเสถียรของสัญญาณดีขึ้น พื้นที่ผิวบนบอร์ดลดลงร้อยละ 40 และสามารถจัดวางตำแหน่งให้รองรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้นได้ — ทั้งหมดนี้โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มขนาดของบอร์ดเลย นอกจากนี้ ประสิทธิภาพด้าน EMI/EMC ยังดีขึ้นอีกด้วย เนื่องจากการแยกสัญญาณแหล่งจ่ายไฟ (PDN) แบบกระจายพื้นที่ กรณีศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า องค์ประกอบที่ติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีบทบาทสำคัญเพียงใดในการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก

เหตุใดกลยุทธ์นี้จึงเปลี่ยนแปลงเกม? เนื่องจากการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบความเร็วสูง ที่มีพื้นที่จำกัด และมีหลายชั้นอย่างรวดเร็ว องค์ประกอบที่ฝังลงบนแผงวงจร (ingrained board components) จึงช่วยให้นักพัฒนาเข้าใจความหนาแน่นของการถ่ายโอนสัญญาณที่เหนือกว่าใคร ปรับแต่งโครงสร้างชั้นของแผงวงจร (PCB stackup) ให้มีประสิทธิภาพ ลดสัญญาณรบกวน (parasitical noise) และรับประกันความสมบูรณ์ของสัญญาณอย่างมั่นคง แม้เมื่อขนาดขององค์ประกอบในอุปกรณ์ (gizmo kind elements) หดตัวลง องค์ประกอบเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวขับเคลื่อนสำหรับการเชื่อมต่อแบบความหนาแน่นสูงอย่างแท้จริง (HDI) การออกแบบระบบในแพ็กเกจ (SiP) ที่ก้าวหน้า และอนาคตของแผงวงจรที่ใช้งานได้จริงและรองรับความถี่สูง

เปรียบเทียบองค์ประกอบที่ต้องจ่ายพลังงานกับองค์ประกอบที่ติดตั้งง่าย

แผงวงจรที่มีองค์ประกอบฝังตัวสมัยใหม่สามารถแบ่งออกเป็นสองหมวดหลัก ได้แก่ องค์ประกอบฝังตัวแบบแอคทีฟ (active ingrained tools) ซึ่งประมวลผลและควบคุมสัญญาณไฟฟ้า กับองค์ประกอบแบบพาสซีฟ (passives) ซึ่งทำหน้าที่สนับสนุนการปรับสภาพสัญญาณ การกรองสัญญาณ (filtering system) และการเก็บพลังงาน ทั้งสองประเภทนี้เปิดโอกาสทางเลือกในการประหยัดพื้นที่ที่แตกต่างกัน แต่การผสานรวม การทำงาน และผลกระทบต่อพฤติกรรมของวงจรนั้นมีความโดดเด่นเฉพาะตัว

องค์ประกอบฝังตัวแบบแอคทีฟ

ส่วนประกอบที่มีพลังงานต้องการพลังงานภายนอก (โดยทั่วไปคือไฟฟ้ากระแสตรง) เพื่อควบคุม สลับ หรือเพิ่มความเข้มของสัญญาณไฟฟ้า

สถานการณ์ของการใช้เครื่องมือแบบแอคทีฟที่ฝังอยู่:

ทรานซิสเตอร์ — แบบแยกชิ้นหรือเป็นส่วนหนึ่งของวงจรรวม ทำหน้าที่ด้านตรรกะ การสลับ หรือการขยายสัญญาณ

ไอซีที่ติดตั้งไว้ (วงจรรวม) — ไมโครคอนโทรลเลอร์ เอฟพีจีเอ หรือชิปหน่วยความจำที่ติดตั้งโดยตรงลงในช่องบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

ไดโอดที่ติดตั้งไว้ — ใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลง การปรับแต่ง หรือการนำทางสัญญาณ

เหตุใดจึงต้องติดตั้งส่วนประกอบแบบแอคทีฟ

ระยะทางสัญญาณสั้นลง: การจัดวางองค์ประกอบควบคุมให้ใกล้กับขั้วต่ออินพุต/เอาต์พุตมากขึ้น ช่วยลดผลกระทบจากสายส่งและภาวะคลาสก์สเกว

ค่าพาราซิติกลดลง: ไม่มีโครงสร้างขาเชื่อมต่อหรือวิธีการติดตั้งที่มีขนาดใหญ่ จึงลดค่าเหนี่ยวนำและค่าความจุพาราซิติก ทำให้สัญญาณมีเสถียรภาพมากขึ้น

ประสิทธิภาพการจัดการสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ดีขึ้น: พื้นที่รั่วไหลลดลง และการควบคุมความไวต่อสัญญาณรบกวนมีความแม่นยำยิ่งขึ้น

พื้นที่บนแผงวงจรเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับการเดินสายแบบ HDI — กำจัดสิ่งกีดขวางที่เกิดจากด้านที่ติดตั้งชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนแบบพาสซีฟที่ติดตั้งไว้

ชิ้นส่วนแบบพาสซีฟที่ติดตั้งไว้ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกในการทำงาน ชิ้นส่วนเหล่านี้ทำหน้าที่ต่าง ๆ เช่น การแยกสัญญาณ การกรองสัญญาณ การกำหนดค่าล่วงหน้า และการสร้างค่าคงที่เวลา

ตัวต้านทานแบบฝัง — ชั้นฟิล์มบางที่มีคุณสมบัติต้านทาน (เช่น OhmegaPly, Ticer) ที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้เป็นโหลด/ปลายทาง หรือใช้ในฟังก์ชัน pull-up/pull-down

ตัวเก็บประจุแบบติดตั้ง — การใช้ความจุแบบระนาบ (planar capacitance) ด้วยผลิตภัณฑ์เช่น FaradFlex หรือ NanoLam ที่วางอยู่ระหว่างแผ่นทองแดง (copper planes) โดยทั่วไปใช้สำหรับการลดรบกวนในระบบจ่ายพลังงาน (PDN decoupling)

ขดลวดเหนี่ยวนำแบบติดตั้ง — เส้นสายทองแดงที่จัดเรียงเป็นรูปเกลียวหรือแบบขดซิกแซก (meandered) บนเลเยอร์ภายในของแผงวงจร ใช้เฉพาะสำหรับการกรองสัญญาณในงานออกแบบ RF หรืองานจ่ายพลังงาน

7 ข้อได้เปรียบสำคัญของการพัฒนาชิ้นส่วนแบบติดตั้ง

การรวมองค์ประกอบที่ฝังอยู่ในกระบวนการผลิต PCB ให้คุณค่าเชิงปฏิวัติแก่แผงวงจรสมัยใหม่ในหลากหลายภาคอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นผู้บริโภค ทางการแพทย์ ยานยนต์ หรืออุตสาหกรรมทั่วไป มาดูกันว่า 7 ข้อได้เปรียบพิเศษนี้มีอะไรบ้าง และแต่ละข้อโดดเด่นในด้านใด

• การประหยัดพื้นที่และการทำให้มีขนาดเล็กลง: โดยการแทนที่ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบ SMD จำนวนมากด้วยองค์ประกอบที่จัดวางอยู่ภายในชั้นของแผงวงจร ผู้พัฒนาจึงสามารถลดผลกระทบได้อย่างมีนัยสำคัญ — ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นยิ่งสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ ระบบอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ไมโครโฟนแบบ MEMS และอื่น ๆ
• ความหนาของการส่งสัญญาณที่ดีขึ้นและเทคโนโลยี HDI: การกำจัดองค์ประกอบ SMD ออกจากชั้นผิวช่วยให้นักออกแบบสามารถจัดการการตรวจสอบแบบความหนาแน่นสูง (HDI) ได้อย่างสะดวก ทำให้สามารถบรรจุโครงข่าย สัญญาณ และไมโครไวอาจำนวนมากขึ้นลงในแผงวงจรขนาดเล็กได้
• ความเสถียรของสัญญาณที่เหนือกว่า: การแยกสัญญาณรบกวนแบบรวม (community decoupling) เส้นทางสัญญาณกลับที่สั้นลง และส่วนปลายของสายส่งสัญญาณที่ลดลง ส่งผลให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวน (EMI) ลดลง การรบกวนระหว่างสัญญาณ (crosstalk) ลดลง และการประมวลผลความเร็วสูงมีความเสถียร — ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแผงวงจรประเภท DDR, PCIe หรือ RF
• เครือข่ายจ่ายพลังงาน (PDN) ที่ดีขึ้น: ตัวเก็บประจุแบบแผ่นเรียบ (plane capacitance) ให้การแยกสัญญาณรบกวนที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำครอบคลุมแถบความถี่กว้าง ซึ่งมีความสำคัญยิ่งต่อการควบคุมการตกของแรงดันไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนในวงจรที่เปลี่ยนสถานะอย่างรวดเร็ว
• ความซื่อสัตย์ที่สูงขึ้น: องค์ประกอบแบบพาสซีฟหลีกเลี่ยงการเชื่อมด้วยบัดกรี ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้อุปกรณ์แบบ SMD เสียหาย — สิ่งสำคัญสำหรับยานพาหนะบรรทุกหนัก อวกาศ หรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและแรงสั่นสะเทือน
• การควบคุมอุณหภูมิที่ดีกว่ามาก: ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุภายในมักถูกจัดวางไว้ระหว่างแผ่นทองแดง ทำให้ความร้อนสามารถกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านแผ่นทองแดงหรือผ่านรูระบายความร้อน (thermal vias)
• ประสิทธิภาพด้านราคาในบริบทที่เหมาะสม: แม้ต้นทุนเบื้องต้น (NRE) และค่าเตรียมงานจะสูงกว่า แต่ต้นทุนรวมอาจลดลงสำหรับการออกแบบ HDI โดยการลดจำนวนชิ้นส่วนที่ใช้ ความซับซ้อนของรายการวัสดุ (BOM) และการทดสอบ/แก้ไขหลังการประกอบ

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีฝังตัว: เหตุใดจึงควรเลือกใช้ชิ้นส่วนที่ฝังลึกเข้าไปในวงจรพิมพ์

การตัดสินใจเปลี่ยนมาใช้การผลิต PCB / การประกอบ PCB ที่มีชิ้นส่วนฝังตัวนั้นเกิดจากความต้องการอย่างรุนแรงในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กลง ทำงานเร็วขึ้น และเชื่อถือได้มากขึ้น ในสาขาการใช้งานต่อไปนี้:

เครื่องมือขนาดเล็กที่มีสมรรถนะสูง

อุปกรณ์ดิจิทัลสวมใส่ได้: เครื่องติดตามสุขภาพ นาฬิกาอัจฉริยะ และป้ายระบุตัวตนทางการแพทย์

สินค้าสำหรับลูกค้า: หูฟังไร้สายแท้ ปากกาอัจฉริยะ โทรศัพท์แบบดึงเก็บได้

โมดูลพลังงานที่มีอยู่สูงและกำลังสูง

เครื่องมือดิจิทัลสำหรับยานยนต์: แผงวงจรควบคุมการจ่ายพลังงาน ชิ้นส่วนระบบช่วยขับขี่ขั้นสูง (ADAS) ระบบตรวจสอบแบตเตอรี่ ซึ่งต้องคำนึงถึงความเหนี่ยวนำของวงจรปิดและถ่ายเทความร้อน

ระบบอุตสาหกรรม: หุ่นยนต์ รางจ่ายไฟ บอร์ดแปลงแรงดันใกล้จุดใช้งาน (point-of-load)

โซลูชันความถี่วิทยุ/ไมโครเวฟและดิจิทัลความเร็วสูง

โครงข่ายไร้สาย: ที่ซึ่งการควบคุมความไวต่อสัญญาณรบกวนและการแยกตัวเก็บประจุแบบกระจาย (spread decoupling) ช่วยยกระดับประสิทธิภาพด้านความสมบูรณ์ของสัญญาณ (SI) และความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) อย่างมีนัยสำคัญ

อุปกรณ์เครือข่าย: เราเตอร์ เซิร์ฟเวอร์ โหนดปลายทางของอินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง (IoT) ที่ต้องรองรับอัตราการส่งข้อมูลสูง (40–100+ กิกะบิตต่อวินาที)

การผลิตจำนวนน้อย/ต้นแบบ

การปกป้องทรัพย์สินทางปัญญา: ป้องกันสายไฟฟ้าสำคัญด้วยการจัดวางได (die) เพื่อขัดขวางการวิเคราะห์ย้อนกลับ (reverse engineering)

การผลิตปริมาณน้อยแบบรวดเร็ว: ระบบเซ็นเซอร์เฉพาะทางสำหรับงานวิจัยหรืออวกาศ ที่มีข้อกำหนดด้านโครงข่ายจ่ายพลังงาน (PDN) แบบพิเศษ

ชนิดของเทคโนโลยีที่ติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์

การฝังชิ้นส่วนไม่ใช่กระบวนการแบบเดียวที่ใช้ได้กับทุกกรณี เทคโนโลยีสมัยใหม่ขึ้นอยู่กับประเภทของชิ้นส่วน ความต้องการของแผงวงจร และความสามารถในการผลิต

1. เทคโนโลยีที่ติดตั้งแบบง่าย

ตัวต้านทานแบบฟิล์มบาง/ฟิล์มหนา: วัสดุฟิล์ม เช่น OhmegaPly หรือ Ticer ถูกเคลือบและแกะสลักด้วยความแม่นยำสูงเพื่อสร้างตัวต้านทานแบบฟิล์มบาง ในขณะที่ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาใช้หมึกพิมพ์ผ่านแม่พิมพ์แบบสกรีนเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าสูงและความทนทานมากขึ้น

ตัวเก็บประจุแบบระนาบ: แผ่นไดอิเล็กทริก (เช่น FaradFlex หรือ MEGTRON ของ Panasonic) วางอยู่ระหว่างชั้นทองแดง เพื่อให้ได้คุณสมบัติการแยกสัญญาณแบบกระจายและมี ESR ต่ำ—เหมาะสำหรับระบบจ่ายพลังงานความเร็วสูง (PDN)

คอยล์เหนี่ยวนำแบบเกลียวหรือแบบซิกแซกที่ติดตั้งไว้ภายใน: เส้นสายทองแดงที่กำหนดรูปแบบด้วยเลเซอร์ในชั้นคอร์หรือชั้นพรีเปร็ก เพื่อใช้ในระบบกรองสัญญาณความถี่สูง (RF) และระบบจ่ายพลังงาน

2. เทคโนโลยีที่ติดตั้งแบบใช้งานได้

ชิปเปล่าที่ติดตั้งโดยตรง: ชิปซิลิคอนแบบไม่มีบรรจุภัณฑ์ถูกติดตั้งลงในโพรงของแผงวงจรพิมพ์ จากนั้นเชื่อมต่อด้วยวิธี wire bonding หรือ flip-chip ก่อนจะปิดผนึกและปรับผิวให้เรียบ

ระบบในแพ็กเกจ (SiP) ที่มีอุปกรณ์ใช้งานและอุปกรณ์แบบพาสซีฟติดตั้งอยู่: โมดูลที่ซับซ้อน (เช่น ชิประบบบลูทูธ) ที่ประกอบด้วยไดย์หลายตัวและส่วนประกอบ RC ที่ฝังไว้ภายในโครงสร้าง HDI ที่บางพิเศษ

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในโครงสร้างเลเยอร์

ฟันผุทำลายแผงวงจรพิมพ์ และไดย์ที่ฝังอยู่

รูเชื่อมแบบบลายนด์/เบอรีด และรูเชื่อมขนาดจิ๋วเพื่อการเข้าถึง

การเคลือบชั้นซ้อนกันแบบต่อเนื่องสำหรับแผงหลายชั้นที่ซับซ้อน

ทองแดงเคลือบผลิตภัณฑ์แบบเต็มพื้นผิว (RCC) และไดอิเล็กทริก ABF สำหรับระยะห่างของขาเชื่อมที่ละเอียดพิเศษ

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ที่มีอุปกรณ์แบบพาสซีฟติดตั้งอยู่: แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด 5 ประการ

ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และบางครั้งก็คือขดลวดเหนี่ยวนำที่อยู่ภายในโครงสร้างเลเยอร์ของแผงวงจรพิมพ์ จำเป็นต้องใช้วิธีใหม่ในการออกแบบ การเลือกส่วนประกอบ และการผลิตให้สอดคล้องกับข้อกำหนดทางวิศวกรรม (DFM) โปรดพิจารณาแนวทางที่สำคัญที่สุดเหล่านี้

• เลือกวัสดุแผ่นฐานที่มีค่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Dk) ที่เสถียรและค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย (Df) ต่ำ: เลือกวัสดุพรีเปร็ก ไดอิเล็กทริก ABF หรือวัสดุพอลิเททราฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) ที่มีค่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Dk) ควบคุมได้อย่างแม่นยำ (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 3.0 ถึง 3.8) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย (Df) ต่ำมาก เพื่อให้ได้ค่าความจุที่สม่ำเสมอและค่าความต้านทานที่ควบคุมได้
• จัดสรรชั้นภายในเฉพาะสำหรับการใช้งาน: จองชั้นหรือส่วนของชั้นบางส่วนเป็น "หน้าต่าง" สำหรับองค์ประกอบแบบพาสซีฟ และรักษาพื้นที่ทองแดงขนาดใหญ่รอบๆ หน้าต่างเหล่านี้เพื่อรองรับการนำกระแสไฟฟ้าหรือการกระจายความร้อน
• ความต้านทานที่สม่ำเสมอในโครงร่างความเร็วสูง: ขณะติดตั้งองค์ประกอบแบบ RC ให้รักษารูปแบบการจัดเรียงชั้น (stack-up) อย่างสมดุล และควบคุมความหนาแน่นของไดอิเล็กทริกอย่างแม่นยำ (มักอยู่ระหว่าง 5–10 มิล) เพื่อให้มั่นใจว่าเส้นทางสัญญาณกลับมีความต่อเนื่องและอิมพีแดนซ์ของสายสัญญาณทั้งหมดสอดคล้องกัน
• รวมรูระบายความร้อนรอบองค์ประกอบที่ติดตั้งแล้ว: แผงวงจรแบบความหนาแน่นสูง (HDI) และแผงจ่ายพลังงานมักต้องการการจัดการความร้อนอย่างระมัดระวัง ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่ฝังอยู่ โดยเฉพาะเมื่อมีความหนาแน่นของพลังงานสูง จะทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนภายในชั้นของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อป้องกันจุดร้อนเฉพาะที่หรือการแยกชั้นของวัสดุ วิธีที่ดีที่สุดคือล้อมรอบองค์ประกอบเหล่านี้ด้วยรูระบายความร้อน — รูเล็กๆ ที่เรียงซ้อนกันซึ่งเชื่อมต่อจุดที่เกิดความร้อนเข้ากับชั้นทองแดงด้านในหรือด้านนอก วิธีนี้สร้างทางเดินโดยตรงสำหรับความร้อนให้กระจายไปทั่วแผงวงจร โดยอาศัยความสามารถในการนำความร้อนสูงของทองแดงเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง สำหรับวงจรอะนาล็อกหรือวงจรความถี่วิทยุ (RF) ที่ไวต่อสัญญาณ ควรใช้ทางเลือกในการออกแบบและสารประกอบทองแดงเพื่อลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในบริเวณนั้น และรักษาความถูกต้องของสัญญาณ
• พิจารณาทางเลือกของค่าความต้านทานและการไม่สม่ำเสมอของการจัดวางชั้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบที่ผลิตจากผลิตภัณฑ์แบบฟิล์มบาง (เช่น OhmegaPly) หรือหมึกแบบฟิล์มหนา ซึ่งมีค่าความต้านทานในการผลิตที่อาจเข้มงวดหรือหลวมกว่าชิ้นส่วน SMD ที่เทียบเท่ากัน ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อเรื่องนี้ ได้แก่

ความแม่นยำของการกัดกร่อนหรือการตัดด้วยเลเซอร์

การไหลเวียนของหมึกแบบฟิล์มหนาหรือฟิล์มบาง

การเลื่อนตำแหน่งของชั้น (เมื่อลวดลายบนชั้นหนึ่งไม่ตรงกับชั้นอื่น ซึ่งโดยทั่วไปมีค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ในช่วง 25–50 ไมโครเมตร)

การหดตัวหรือการขยายตัวของไดอิเล็กทริกขณะขั้นตอนการเคลือบชั้น

การเลือกและรวมส่วนประกอบแบบฝังที่มีคุณสมบัติต้านทานและเก็บประจุ

การเลือกรูปแบบแผงวงจรพิมพ์ที่เหมาะสมซึ่งมีส่วนประกอบแบบฝังสำหรับการใช้งานของคุณ จำเป็นต้องเข้าใจทั้งด้านประสิทธิภาพและการผลิตได้จริง

4 เคล็ดลับที่ควรพิจารณาเมื่อกำหนดรูปแบบตัวต้านทาน

• ความต้านทานและวัสดุต้านทานที่เลือก ได้แก่ ฟอยล์อะลูมิเนียมน้ำหนักเบาหรือหมึกที่มีค่าความต้านทานต่อพื้นที่ (sheet resistance) เหมาะสม (หน่วยโอห์มต่อตารางหน่วย) จากนั้นคำนวณค่า R โดยใช้รูปทรงเรขาคณิต: R = ( ρ × L)/ (W ×T) โดยที่ ρ คือ ความต้านทานจำเพาะ, L = ขนาด, W = ความกว้าง, T = ความหนาแน่น แนวคิด: ตัวต้านทานที่บางและมีพื้นที่ผิวมากสามารถปรับแต่งค่าได้ง่ายขึ้นหลังการเคลือบชั้น
• การกระจายพลังงานและการจุพลังงานที่มีอยู่ ตัวต้านทานที่มีค่าจุสูงหรือกำลังสูงจะระบายความร้อนได้ดีขึ้นเมื่อถูกวางไว้ระหว่างแผ่นทองแดงขนาดใหญ่และใกล้กับวายอาส์ ใช้สูตรกำลังไฟฟ้า: P = I ² × R และตรวจสอบกราฟการลดค่าตามอุณหภูมิของฟอยล์จาก OhmegaPly หรือ Ticer
• สัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงความต้านทานตามอุณหภูมิ (TCR) สำหรับวงจร RF, แอนะล็อก และเซนเซอร์ การมีค่า TCR ต่ำ (< 100 ppm/ ° °C) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ประสิทธิภาพคงที่แม้ในช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ตัวเก็บประจุแบบฝัง: 4 เคล็ดลับ

ทางเลือกผลิตภัณฑ์: ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีเสถียรภาพสูง ค่า Dk ต่ำ และการสูญเสียต่ำ เช่น FaradFlex หรือ Panasonic Megtron สำหรับชั้นตัวเก็บประจุแบบฝัง

การจัดวาง: ติดตั้งตัวเก็บประจุแบบแผ่นเรียบไว้โดยตรงด้านล่างไอซีความเร็วสูง เพื่อการแยกสัญญาณรบกวนที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และสร้างเครือข่ายการไหลเวียนพลังงานที่เป็นระเบียบ

ค่าความจุที่ควรควบคุมอย่างรอบคอบ: เปลี่ยนความหนาแน่นของไดอิเล็กตริกและตำแหน่งของแผ่นขั้วเพื่อ "ปรับแต่ง" ค่าความจุแบบฝังตัว ให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพของเครือข่ายจ่ายพลังงาน (PDN) และลดการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

แรงดันไฟฟ้าและความน่าเชื่อถือ: พิจารณาแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่เหมาะสมที่สุด และค่า Df (dissipation factor) เพื่อความน่าเชื่อถือในแอปพลิเคชันที่เปลี่ยนแปลงได้

การแยกสัญญาณรบกวนและการควบคุมค่าพาราซิติก

ใช้วิธีการแยกสัญญาณรบกวนแบบหลายชั้นและแบบกระจายทั่วแผงวงจร

ตัวเก็บประจุแบบฝังตัวในบริเวณพื้นที่ใต้หรือใกล้รอยต่อ BGA

ใช้ชั้นตัวเก็บประจุแบบกระจายจำนวนมาก เพื่อลดค่าอิมพีแดนซ์ของเครือข่ายจ่ายพลังงาน (PDN) ให้อยู่ในช่วงความถี่หลายกิกะเฮิร์ตซ์

ใช้ประโยชน์จากค่าความจุแบบฝังตัวที่มีอยู่แล้ว เพื่อลดเสียงรบกวนความถี่สูง และป้องกันไม่ให้แรงดันตกขณะสลับสถานะอย่างรวดเร็ว

ประเด็นด้านการออกแบบที่ควรพิจารณาสำหรับการออกแบบแผงวงจรขนาดเล็กแบบฝังตัวลึก

การออกแบบแผงวงจรขนาดเล็กแบบฝังตัวพร้อมเทคโนโลยีชิ้นส่วนฝังตัว จำเป็นต้องใช้วิธีการที่มีระเบียบวินัยอย่างเข้มงวด ทั้งในด้านการจัดลำดับชั้น (stack-up) การออกแบบ และการผลิตที่ทำได้จริง (DFM)

ตัวเลือกผลิตภัณฑ์: เลือกวัสดุที่มีค่า Dk และ Df ต่ำ (เช่น Panasonic Megtron, Isola I-Speed, Rogers) เพื่อให้ได้ความต้านทานที่ปลอดภัยและควบคุมสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ — ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) และสัญญาณความเร็วสูง

การจัดโครงสร้างแผงวงจรพิมพ์ (PCB Stackup): การจัดชั้นอย่างสมดุลช่วยลดการบิดงอของแผง; ใช้เทคนิคการจัดวางชั้นหน้าต่าง (window layers) สำหรับองค์ประกอบแบบพาสซีฟ และรักษาชั้นกราวด์หรือชั้นอ้างอิงไว้ใกล้กับชั้นสัญญาณเพื่อรักษาเส้นทางสัญญาณกลับ (return path) ให้เหมาะสม

การควบคุมค่าความต้านทานต่อการรบกวน (Impedance Control): คำนวณค่าความต้านทานต่อการรบกวนของโครงสร้างไมโครสตริปหรือสตริปลайн โดยรวมผลกระทบขององค์ประกอบแบบพาสซีฟด้วย ความหนาของทองแดง ความหนาแน่นของไดอิเล็กทริก และบริเวณที่มีเรซินเข้มข้นรอบองค์ประกอบแบบพาสซีฟ ส่งผลต่อคุณสมบัติของสายส่งสัญญาณ

เส้นทางการถ่ายเทความร้อน: ใช้ทางเลือกในการจัดการความร้อนร่วมกับการวางทองแดงรอบองค์ประกอบที่ฝังอยู่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกระจายความร้อน (โดยเฉพาะตัวต้านทานกำลังสูงหรือชั้นนำกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่)

การตรวจสอบกฎการออกแบบเพื่อการผลิต (DRC) และการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM): ปรึกษากับผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB fab) เกี่ยวกับข้อกำหนดกระบวนการ — เช่น ขนาดต่ำสุดของตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ ระยะห่างขั้นต่ำ ระยะห่างจากองค์ประกอบข้างเคียง และข้อจำกัดด้านการจัดตำแหน่งลายวงจร (artwork registration)

องค์ประกอบการประเมิน AOI/รังสีเอ็กซ์/ICT: เตรียมความพร้อมสำหรับการตรวจสอบชิ้นส่วนที่ฝังอยู่ หรือชิ้นส่วนแบบแอคทีฟ โดยใช้รังสีเอ็กซ์ หรือแผ่นตรวจสอบแบบบูรณาการ เพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดตั้งแต่ระยะเริ่มต้นก่อนการประกอบ

ชิ้นส่วนที่ฝังอยู่ในเลเยอร์ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีลักษณะอย่างไรโดยเฉพาะ

กระบวนการฝังชิ้นส่วนนี้รวมเอาเทคโนโลยีขั้นสูงด้านวิทยาศาสตร์ของชิ้นงานเข้ากับความแม่นยำในการผลิต ด้านล่างนี้คือลำดับขั้นตอนโดยละเอียด

• กำหนดเลเยอร์ที่ใช้ฝังชิ้นส่วน: ระบุเลเยอร์ภายในของ PCB ที่จะรองรับตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ คอยล์เหนี่ยวนำ หรือชิ้นส่วนแบบพาสซีฟ — ซึ่งมักเรียกว่า "เลเยอร์หน้าต่าง"

• รูปแบบหรือพื้นที่ของชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนแบบพาสซีฟ: ใช้ฟอยล์กันไฟฟ้าหรือวัสดุไดอิเล็กทริก จากนั้นใช้เทคนิคโฟโตลิโธกราฟี หรือการสร้างภาพโดยตรงด้วยเลเซอร์ (LDI) เพื่อกำหนดรูปร่าง

ชิ้นส่วนแบบแอคทีฟ: วางชิปเปล่าลงในโพรงหรือร่องเจาะที่เตรียมไว้ในตัวเรือนอุปกรณ์ แล้วเชื่อมต่อด้วยสายนำสัญญาณหรือบัมป์

• การเคลือบหลายชั้นแบบต่อเนื่อง: การจัดเรียงเลเยอร์ทำทีละขั้นตอน โดยใช้วัสดุฉนวนชนิดพรีเพร็ก (prepreg) และแผ่นทองแดงหุ้ม แต่ละรอบของการเคลือบจะเพิ่มคุณสมบัติใหม่ๆ เช่น ไมโครเวียส (microvias) หรือเวียสแบบบลายนด์/เบอรีด (blind/buried vias)
• การเจาะด้วยเลเซอร์ / การตัดเส้นทางด้วยเครื่องจักร: พัฒนาไมโครเวียส หรือเวียสแบบบลินด์/เบอร์รีด เพื่อเชื่อมคุณสมบัติที่ฝังอยู่กับชั้นภายนอกหรือสัญญาณข้างเคียง
• การปรับพื้นผิวให้เรียบ: สำหรับไดย์ที่ฝังอยู่ กระบวนการเติมวัสดุและปรับพื้นผิวให้เรียบ (เช่น CMP — การขัดเชิงเคมี-กล) จะสร้างพื้นผิวที่เรียบเสมอกัน
• การจัดวางชั้นภายนอก: ประกอบด้วยชั้นวงจรที่คงอยู่ แผ่นเชื่อมต่อ SMD และลายพิมพ์ซิลค์สกรีน
• การตรวจสอบ: ใช้เทคนิค AOI, เรย์เอกซ์ และในหลายกรณีใช้การประเมินวงจรขณะทำงาน (ICT) เนื่องจากการเข้าถึงคุณภาพที่อาจเกิดข้อผิดพลาดด้วยสายตาทำได้จำกัด

ขั้นตอนการผลิตสำหรับการติดตั้งส่วนประกอบบนแผงวงจรพิมพ์

มาแยกย่อยขั้นตอนการผลิตหลักสำหรับแผงวงจรพิมพ์ที่มีส่วนประกอบฝังอยู่กัน

การจัดเรียงโครงสร้างชั้น: กำหนดจำนวนชั้นสำหรับส่วนประกอบที่ฝังไว้ทั้งแบบแอคทีฟและพาสซีฟ รวมถึงการออกแบบหน้าต่างหรือโพรงสำหรับไดย์

การเคลือบวัสดุแบบต้านทานไฟฟ้า / ฉนวน: ใช้วัสดุต่าง ๆ (เช่น OhmegaPly, Ticer, FaradFlex) ด้วยวิธีการลามิเนตหรือพิมพ์แบบสกรีน

การสร้างลวดลายและการกัด: สร้างส่วนประกอบพาสซีฟด้วยระบบ LDI, โฟโตไลโทกราฟี หรือการกัดด้วยเลเซอร์ เพื่อความแม่นยำสูง

การกัดหรือขึ้นรูปช่องว่าง: ใช้เครื่องกัดแบบ CNC หรือเลเซอร์เพื่อสร้างช่องว่างเฉพาะสำหรับการฝังส่วนประกอบหรืออินดักเตอร์

การจัดวางส่วนประกอบและการเข้าถึงอุปกรณ์เสริมได้ง่าย: วางชิปโดยใช้ระบบ pick-and-place ยึดติดด้วยเรซินนำไฟฟ้าหรือการบัดกรี และสำหรับไอซี ให้เชื่อมด้วยสายทองแดงหรือเพิ่มลูกบอลบัมป์

การเคลือบแบบต่อเนื่อง: ทำการเคลือบชั้นหลายชั้นอย่างสมบูรณ์ โดยตรวจสอบความแม่นยำของการจัดวาง (registration) แต่ละรอบอาจรวมคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น ไมโครเวียหรือเวียที่ฝังไว้ภายในสำหรับแผงวงจร HDI

การปรับผิวให้เรียบและการเตรียมพื้นผิว: เติมเรซินและขัดช่องว่างให้เรียบเพื่อพร้อมสำหรับการเคลือบชั้นถัดไป

การเจาะรูและพัฒนาเวีย: ใช้การเจาะหรือเลเซอร์เจาะรูไมโครเวียและเวียแบบ blind หรือ buried สำหรับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ

การจัดการชั้นผิวสุดท้าย: รวมวงจรชั้นบนสุด สารเคลือบกันการบัดกรี และส่วนท้ายของแผงวงจร

การตรวจสอบและประเมินผล: ใช้ระบบ AOI, flying probe, X-ray ‐และในบางกรณีใช้ ICT เนื่องจากการเข้าถึงทางไฟฟ้าโดยตรงและการตรวจสอบด้วยตาเปล่ามีข้อจำกัดสำหรับลักษณะที่ถูกฝังไว้

การปฏิบัติตามมาตรฐาน UL/IPC: รับรองแผงวงจรให้สอดคล้องกับมาตรฐาน IPC-6012 และ IPC-7092 สำหรับชิ้นส่วนแบบพาสซีฟ พร้อมดำเนินการตรวจสอบ DRC/DFM ทั้งหมดและจัดเตรียมหลักฐานเพื่อการติดตามย้อนกลับ

การเปรียบเทียบแนวทาง SMT กับแนวทางแบบฝังตัว

การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของรูปแบบแผงวงจร (PCB) ทำให้นักออกแบบและทีมผลิตต้องพิจารณาเลือกระหว่างเทคโนโลยี SMT (Surface-Mount Technology) แบบดั้งเดิม กับองค์ประกอบแบบฝังตัวใน PCB รุ่นถัดไป ทั้งสองแนวทางล้วนมีบทบาทสำคัญ โดยเฉพาะเมื่อความหนาแน่นของอุปกรณ์เพิ่มสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ควรประเมินข้อดี-ข้อเสียอย่างละเอียดในด้านการออกแบบ ต้นทุน การผลิตได้จริง และประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

ชิ้นส่วน SMT: จุดแข็งและจุดอ่อน

ข้อได้เปรียบของ SMT:

ความเรียบง่ายและความแพร่หลาย: SMT ได้รับการสนับสนุนทั่วโลกโดยโรงงานผลิตแผงวงจร (PCB fab) และสายการประกอบ

การซ่อมแซมหรือปรับปรุงใหม่ได้ง่าย: รอยบัดกรีและชิ้นส่วนสามารถตรวจสอบ เปลี่ยน หรือรีฟโลว์ได้อย่างสะดวก

การสร้างต้นแบบและการตั้งค่าอย่างรวดเร็ว: ลดระยะเวลาในการนำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดสำหรับรายการวัสดุพื้นฐาน (BOM) และแผงวงจรสำหรับการพัฒนา

ระบบนิเวศที่กว้างขวาง: มีชิ้นส่วนพาสซีฟ แอคทีฟ และชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหลากหลายให้เลือกใช้

ด้านลบของ SMT:

การรับเข้าบอร์ด: ตัวต้านทาน SMD ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนี่ยวนำใช้พื้นที่ที่มีประโยชน์ ทำให้ลดทางเลือกการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบ HDI และประหยัดพื้นที่

ความหนาในการวางเส้นทางที่จำกัด: ชิ้นส่วน SMD ขนาดใหญ่จำกัดการวางเส้นทางและตำแหน่งของรูเจาะผ่าน

ค่าพาราซิติกที่สูงขึ้น: ความเหนี่ยวนำเพิ่มเติมจากขาเชื่อมต่อและค่าความจุจากแผ่นโลหะอาจทำให้ประสิทธิภาพในระบบความเร็วสูงหรือระบบคลื่นความถี่วิทยุลดลง

ความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือ: รอยบัดกรีมีแนวโน้มเกิดการสึกหรอ การสั่นสะเทือน และความไม่สอดคล้องกันของสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน (CTE)

ข้อดีและข้อจำกัดของการฝังองค์ประกอบ

ข้อดีของการฝังองค์ประกอบในการออกแบบ PCB:

การประหยัดพื้นที่สุดยอด: การฝังองค์ประกอบแบบพาสซีฟและแอคทีฟไว้ภายในช่วยเปิดพื้นที่ผิวสำหรับชั้นเพิ่มเติม คุณสมบัติ HDI หรือทางเลือกด้านการจัดการความร้อน

ความมั่นคงที่สูงขึ้น: การกำจัดรอยบัดกรีของชิ้นส่วน SMD ช่วยขจัดจุดล้มเหลวหลัก ทำให้อุปกรณ์มีความทนทานมากขึ้นและเพิ่มความน่าเชื่อถือในภารกิจที่สำคัญยิ่ง

สัญญาณที่เหนือกว่าและความจริงใจ: ตัวเก็บประจุให้การแยกสัญญาณแบบกระจายที่มีความเหนี่ยวนำรบกวนต่ำ จึงเหมาะสำหรับลดเสียงรบกวนในระบบจ่ายพลังงาน (PDN)

ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าที่ดีขึ้น: ตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำเพิ่มพื้นที่ใช้งานทางเทคนิคและโปรแกรมที่มีอยู่ ทำให้สูญเสียแรงดันไฟฟ้าและเกิดความร้อนตัวเองลดลง

ความปลอดภัยและการป้องกันตามมาตรฐาน IP: ชิ้นส่วนไดเอลและพาสซีฟที่ฝังไว้ยากต่อการถอดรหัสออกแบบหรือดัดแปลงโดยไม่ได้รับอนุญาต

ข้อเสียของชิ้นส่วนที่ติดตั้งบนผิวแผง

ความซับซ้อนในการผลิตเพิ่มขึ้น: กระบวนการเคลือบซ้อนหลายชั้น การจัดตำแหน่งที่แม่นยำสูง และกระบวนการเจาะรูต้องใช้เวลาและต้นทุนเพิ่มขึ้นในการผลิตแผงวงจร

การซ่อมแซมหรือปรับเปลี่ยนทำได้ยาก: เมื่อชิ้นส่วนถูกฝังเข้าไปแล้ว จะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่หรือซ่อมแซมเฉพาะจุดได้ด้วยวิธีการทั่วไป

ความยากลำบากในการตรวจสอบและตรวจหาข้อบกพร่อง: ข้อบกพร่องอาจตรวจพบและจัดการได้ยากขึ้น โดยมักจำเป็นต้องใช้เครื่องตรวจสอบภาพอัตโนมัติ (AOI), เครื่องเอกซเรย์ หรือวิธีการตรวจสอบทางไฟฟ้าขั้นสูง

ความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์: ตัวเลือกฟิล์มลามิเนตที่เหมาะสม (เช่น ค่า Dk/Df และ TCR ที่ลดลง) มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะสำหรับการออกแบบ PCB แบบฝังตัวที่ใช้งานในความถี่สูง (RF) หรือความเร็วสูง

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่พบบ่อยซึ่งมีประโยชน์จะช่วยให้ลูกค้าเข้าใจหลักการออกแบบ PCB ที่มีส่วนประกอบฝังตัวซึ่งซับซ้อนได้ดียิ่งขึ้น ด้านล่างนี้คือคำตอบสำหรับปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดเกี่ยวกับการจัดวางวงจร เทคโนโลยี และกระบวนการผลิต

คำถามที่ 1: ส่วนประกอบฝังตัวบน PCB และอุปกรณ์แบบพาสซีฟคืออะไร

คำตอบ: ส่วนประกอบฝังตัวบนแผงวงจร (Embedded Components) คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (ทั้งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ) ที่ถูกฝังไว้ภายในชั้นโครงสร้างของ PCB แทนที่จะติดตั้งไว้บนพื้นผิวด้านนอก อุปกรณ์แบบพาสซีฟส่วนใหญ่มักประกอบด้วยตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และมักจะเป็นคอยล์เหนี่ยวนำ ซึ่งสามารถสร้างขึ้นได้โดยการกำหนดรูปแบบเฉพาะบนวัสดุลามิเนต เช่น OhmegaPly, Ticer resistors หรือโครงสร้างตัวเก็บประจุแบบแผน (planar capacitance films) ภายในชั้นลามิเนต

คำถามที่ 2: ควรเลือกใช้ส่วนประกอบฝังตัวแทน SMT เมื่อใด

ก: เลือกองค์ประกอบที่ฝังอยู่เมื่อการออกแบบของคุณต้องการความหนาแน่นของการจัดเส้นทางสูง การทำให้ชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลง การปรับปรุงพฤติกรรมด้าน EMI/EMC การยกระดับมาตรฐานความน่าเชื่อถือ หรือการแยกสัญญาณไฟฟ้า (PDN) ที่เหนือกว่าอย่างมาก องค์ประกอบเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบ HDI, RF, กำลังไฟฟ้า, สวมใส่ได้, ทางคลินิก และการบินและอวกาศ — ซึ่งทุก ๆ ตารางมิลลิเมตรมีความสำคัญ

ข้อสงสัย 3: ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานแบบพาสซีฟลดผลกระทบจากพาราซิติกและเพิ่มความสมบูรณ์ของสัญญาณได้อย่างแม่นยำเพียงใด

ก: ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่ติดตั้งไว้จริงให้ผลดีกว่าต่อวงจรสัญญาณและวงจรจ่ายพลังงาน โดยลดค่าพาราซิติกอินดักแตนซ์/แคปาซิแตนซ์ (ESL, ESR) และผลกระทบจากสายส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ตัวเก็บประจุแบบแผ่นฝังตัว (embedded planar capacitors) ให้พื้นที่ใช้งานและประสิทธิภาพในการแยกสัญญาณไฟฟ้า (decoupling) ที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำสุด ทำให้รางจ่ายไฟมีความมั่นคงและลดเสียงรบกวนจากการเปลี่ยนแปลง

ข้อสงสัย 4: วัสดุลามิเนตชนิดใด (Dk/Df) เหมาะสมที่สุดสำหรับองค์ประกอบที่ฝังอยู่

ก: ผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุดคือผลิตภัณฑ์ที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (Dk) ควบคุมได้อย่างเหมาะสม และมีอัตราการสูญเสียพลังงาน (Df) ต่ำ เช่น แผ่นฐาน Megtron ของ Panasonic, I-Speed/FR408HR ของ Isola และวัสดุพื้นฐานที่ใช้ PTFE สำหรับวงจร RF ซึ่งรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ทั้งของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบฝังไว้ ภายใต้เงื่อนไขการผลิตและช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

ข้อสงสัย 5: ฉันจะคำนวณขนาดของตัวต้านทานแบบฝังไว้ในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างไร

ก: ใช้รูปทรงเรขาคณิตและค่าความต้านทานต่อพื้นที่หน่วย (sheet resistance): [R = \frac] ρ โดยที่ โอห์ม· เซนติเมตร หรือ ω / sq), L คือความยาว, W คือความกว้าง และ T คือความหนา ปรับค่าตามความจำเป็น แล้วติดต่อผู้ผลิตเพื่อยืนยันรูปทรงเรขาคณิตที่สามารถผลิตได้จริงและค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้