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

电路板最初是一个简单的基片，上面有供元件导线穿过的孔。然后这些引线可以焊接到电线上以完成电路。然后，导电路径或轨迹被添加到基板上，以消除焊接电线的需要，不久，组件就被焊接到板的两侧。通孔零件导致表面贴装零件，随着针数和密度的增加，零件变得越来越小。这一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。新技术是大量生产带有嵌入式组件的电路板，市场需求促使设计人员使用这些部件。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?

使用PCB嵌入式组件技术在一些电路板设计中是非常有用的。以下是这些部件所提供的一些好处。

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，预埋件可以减小电路板的整体尺寸。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BGA旁边或对面的终端电阻可以直接嵌入到部件的下方。

电气性能

通过将部件内联到其连接部件的信号路径下的能力，两者之间的连接路径可以缩短长度，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，并降低电力输送网络中产生噪声的电容和电感。此外,EMI屏蔽通过简单地用通孔地面通孔包围嵌入式组件变得更加容易。

机械可靠性

通过将以前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，从而提高了焊接性能机械可靠性在黑板上。预埋件的热管理也更容易实现，因为能够将部件直接与热微孔接触以散热。

成本

使用嵌入式组件而不是表面安装或通孔部件将减少电路板所需的装配量。这可以节省成本，特别是对于需要复杂的手工组装来将所有部件组装在一起的复杂高密度板。

然而，嵌入式组件有几个负面方面需要注意:

嵌入式组件会受到电路板在PCB组装过程中所经历的正常焊接过程的影响。
嵌入式组件在制造后不容易测试。
在对电路板进行改造或维修的情况下，嵌入式组件不容易更换。

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。

在PCB CAD系统中使用放置在层上选项将嵌入式组件放置在设计中

元件如何嵌入印刷电路板?

这两个无源和有源组件可以使用以下两个过程之一嵌入电路板:

将元件放置在电路板中创建的内腔内。
成型组件成基材。

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钻孔，将介电材料去除到精确的深度。一旦形成腔体，就添加导电粘合剂材料将零件固定在腔体中。这种导电粘合剂会在施加的热量下熔化，并在零件上形成良好的焊锡粘结，类似于焊锡膏。也可以使用小型铣削和切削工具来制造空腔，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作到电路板的介电材料中，而不需要钻孔或布线。这些零件是在层压过程中嵌入到板上的。

这里有一些关于嵌入不同部件的更详细的细节:

被动者:大多数无源部件现在都是用不同值的导电墨水、铜箔和介电材料制成电路板的。在布局过程中，这些部件必须设计到电路板中，并要求设计人员指定每个嵌入式组件所需的确切材料。电阻材料既可以打印到板上的电阻图案上，也可以使用薄膜电阻材料片来创建。电容器是通过在嵌入部分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创建的。电感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内。设计人员必须小心排列模具键，以便在预埋件和它所连接的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，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，芯片被预先安装在材料上，以便与电路板结合。

可以想象，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，我们接下来会进一步调查。

这个横截面编辑器还提供了关于型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。这些考虑因素包括定位组件对最短的连接路径和最优的旋转部分进行布线。然而，除了地点和路线，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。在嵌入有源元件时，填充腔的材料选择对于所使用的嵌入式ic的长期可靠性至关重要。为了避免预埋件电路板的制造故障，设计人员必须选择相互兼容的元器件和衬底材料。