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PCB Bolg

PCB Bolg - 什麼是埋容電路板?

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PCB Bolg - 什麼是埋容電路板?

什麼是埋容電路板?
2024-07-07
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Author:愛彼電路      分享文章

為什麼需要埋嵌元件?

傳統的電路板設計方法是將元件放置在電路板的頂面和底面上,貼片廠可以使用專用設備自動拾取和放置來定位每個部件,通過回流焊等方法將電路元件焊接到表面上。 而今對更小、更集成的電子產品的需求不斷增加,電路訊號頻率提升,需要進一步改進製造和組裝電路。

一種既能提供更高密度,又能改善高頻訊號的科技是將元件嵌入電路結構的層中。 例如,將分立元件直接嵌入集成電路下可以縮短訊號長度,降低電阻和寄生電感,從而降低雜訊和EMI,並改善電路訊號的完整性。 這些改進提供了更小、更可靠的產品,支持更快的訊號速度和更高的頻寬。 結合制造技術和科技的不斷改進,它們還可以减少產品尺寸,降低製造和板級組裝成本。


PCB設計中,元件可以放置在任何訊號層上,而不僅僅是傳統的頂部或底部表面訊號層。 如果它們被放置在內部銅層上,則這些元件被稱為嵌入式元件。

嵌入式元件可分為兩類:嵌入式離散元件,如貼片阻容等,然後在製造/組裝過程中放置在電路板的內層上; 以及在電路板製造過程中形成的嵌入式集成元件,即實際形成在內層上的元件,如3M-CPly等。 PCB設計工具支持第一類嵌入式元件,然後在製造/組裝過程中放置在電路板的內層上。

埋容電路板結構

埋容電路板結構

器件是如何嵌入的?

嵌入元件的基本管道是:創建一個開放的空腔(Cavity),使嵌入的元件位於該空腔內。

有兩種元件嵌入形式:半嵌入式,空腔在完成的板上保持可見; 全嵌入式,在製造過程中將其放置在內層上並使用上層覆蓋,使其在完成的基板上不可見。


有許多方法可以製造帶有嵌入式元件的PCB,下麵是其中一種流程和方法。

1,從雙面覆銅的芯板開始,各銅層根據需要進行蝕刻和鑽孔;

2,添加內層Prepreg+Copper,根據需要進行蝕刻和雷射鑽孔;

3,使用焊料和回流焊安裝嵌入式元件;

4,添加Prepreg,其按空腔位置製造切口Cutout;

5,添加外層Prepreg+Copper,根據需要進行蝕刻、雷射鑽孔和通孔鑽孔並壓合。


什麼是埋容電路板?

低電壓大電流成為當今電源設計的趨勢,電源供電網絡(PDN)的效能越來越被設計工程師重視。 而隨著消費類電子產品功能的提升,在有限的電路板面積上需要放置的器件也越來越多,留給電容的空間也越來越少。 在這種形勢下,埋容設計就是有效的提升PDN設計的手段之一。

埋電容電路板是利用具有較高電容密度的資料,同時减少層間的距離,來形成一個足够大的平板間電容,作為電源供電系統的一部分,實現去耦和濾波作用,從而减少電路板上所需的分立電容,並且能達到更好的高頻濾波特性。

使用特殊資料製作成的電容,並將其放入PCB的內層。 埋容由於其寄生電感非常小,能有效减少分立電容的安裝電感,從而對低頻也有非常明顯的改善效應。


埋容電路板的分類

1.分立電容在PCB設計中根據所需容值大小算出電容的圖形面積,然後在使用時在電源層進行類似焊盤連接即ok。

2.共平面電容在PCB設計中無需做特殊處理。


埋容電路板的製造

由於工藝和科技的成熟,以及高速設計對於電源供電系統的需要,埋容電路板的技術應用越來越多,使用埋容電路板科技,我們首先得計算平板電容的大小,公式如下:

埋容電路板的計算公式

埋容電路板的計算公式

其中:

C是埋容(平板電容)的電容量

A是平板的面積,大部分設計在結構確定的情况下,平板間面積很難增大

Dk是平板間介質的介電常數,平板間電容量和介電常數成正比

K是真空介電常數(Vacuum permittivity),又稱真空電容率,是一個物理常數,值為8.854 187 818×10-12法拉/米(F/m);

H是平面之間的厚度,平板間電容量和厚度成反比,所以我們想要得到較大的電容量,需要减小層間厚度,3M的C-ply埋容資料可以做到0.56mil的層間介質厚度,加上16的介電常數,大大新增了平板間電容量。

經過計算,3M的C-ply埋容資料,在每平方英寸的面積上,能實現6.42nF的平板間電容量。

一個良好的層疊,正常情况下已經考慮了平板間電容,所謂埋容電路板設計只是採用特殊的資料來加大這個平板間電容。 對於PCB電路板設計來說,只需要在正常層疊之外,把使用的特殊資料標注出來。


現在的發展對更小、更集成的電子產品的需求不斷增加,電路訊號頻率提升,需要進一步改進製造和組裝電路,埋容電路板需求會越來越多。