微波EDA网,见证研发工程师的成长! 2025濠电姷鏁告慨鎾儉婢舵劕绾ч幖瀛樻尭娴滅偓淇婇妶鍕妽闁告瑥绻橀弻锝夊箣閿濆棭妫勭紒鐐劤濞硷繝寮婚悢鍛婄秶闁告挆鍛缂傚倷鑳舵刊顓㈠垂閸洖钃熼柕濞炬櫆閸嬪棝鏌涚仦鍓р槈妞ゅ骏鎷�04闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋為悧鐘汇€侀弴銏℃櫆闁芥ê顦純鏇㈡⒒娴h櫣甯涢柛鏃€娲熼獮鏍敃閵堝洣绗夊銈嗙墱閸嬬偤鎮¢妷鈺傜厽闁哄洨鍋涢埀顒€婀遍埀顒佺啲閹凤拷22闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋為悧鐘汇€侀弴銏℃櫇闁逞屽墰缁絽螖娴h櫣顔曢梺鐟扮摠閻熴儵鎮橀埡鍐<闁绘瑢鍋撻柛銊ョ埣瀵濡搁埡鍌氫簽闂佺ǹ鏈粙鎴︻敂閿燂拷 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋為悧鐘汇€侀弴銏犖ч柛灞剧煯婢规洖鈹戦缁撶細闁告鍐f瀺鐎广儱娲犻崑鎾舵喆閸曨剛锛涢梺鍛婎殕婵炲﹪鎮伴鈧畷鍫曨敆婢跺娅屽┑鐘垫暩婵挳骞婃径鎰;闁规崘顕ч柨銈嗕繆閵堝嫯鍏岄柛娆忔濮婅櫣绱掑Ο鑽ゎ槬闂佺ǹ锕ゅ﹢閬嶅焵椤掍胶鍟查柟鍑ゆ嫹婵犵數濮烽弫鍛婃叏閻戣棄鏋侀柟闂寸绾剧粯绻涢幋娆忕仾闁稿鍊濋弻鏇熺箾瑜嶉崯顐︽倶婵犲洦鈷戦柟绋挎捣缁犳挻銇勯敂璇茬仯缂侇喖顭烽、娑㈡倷鐎电ǹ寮抽梻浣虹帛濞叉牠宕愰崷顓涘亾濮樼偓瀚�
首页 > PCB和SI > EDA和PCB设计文库 > 嵌入式电阻与电容

嵌入式电阻与电容

时间:08-30 来源:互联网 点击:
微过孔的出现被称为印制电路板的第三次革命。无源器件的内置——电阻和电容被置入电路板内部——是否会被称为第四次革命呢?该技术更有可能改变电路设计的面貌。微过孔电路实现了更高的密度、更轻的重量和更好的性能,但电路板本身仍是许多导线的连接体。而采用无源器件内置技术后,电路板将变得完全不同于以往。

无源器件内置是一个相对较新的概念。为什么要内置它们呢?原因是电路板表面空间的紧张。在典型的装配中,占总价格不到3%的元件可能会占据电路板上40%的空间!而且情况正变得更为糟糕。我们设计的电路板要支持更多的功能、更高的时钟速率和更低的电压,这就要求有更多的功率和更高的电流。噪声的预算也随着更低的电压而降低,同时还需要对电源分布系统进行很大的改进。这一切都需要有更多的无源器件。这也就是为什么对无源器件使用的增长速率高于有源器件的原因。

将无源器件置入电路板内部带来的好处并不仅仅是节约了电路板表面的空间。电路板表面焊接点将产生电感量。嵌入的方式消除了焊接点,因此也就减少了引入的电感量,从而降低了电源系统的阻抗。因此,嵌入式电阻和电容节约了宝贵的电路板表面空间,缩小了电路板尺寸并减少了其重量和厚度。同时由于消除了焊接点,可靠性也得到了提高(焊接点是电路板上最容易引入故障的部分)。无源器件的嵌入将减短导线的长度并且允许更紧凑的器件布局,因而提高电气性能。  

平面电容  

通常使用嵌入式电容的方法包括一种叫做分布式电容或平面电容的概念。在铜层的基础上压上非常薄的绝缘层。一般以电源层/地层的形式成对出现。非常薄的绝缘层使电源层与地层之间的距离非常小。这样的电容量也可以通过传统的金属化孔实现。图1表示了一个传统的电路板通过使用嵌入式电容技术重新设计的比较。基本上来说,这样的方法在电路板上建立了一个大的平行的板极电容。

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋涢ˇ鐢稿垂妤e啫绠涘ù锝呮贡缁嬩胶绱撻崒姘偓鐑芥倿閿曚焦鎳岄梻浣告啞閻熴儳鎹㈠鈧濠氭偄绾拌鲸鏅梺鎸庣箓濞诧絽效濡ゅ懏鍋℃繝濠傛噹椤eジ鎮介娑樻诞闁诡喗鐟︾换婵嬪炊閵娧冨妇濠电姷鏁搁崐顖炲焵椤掑嫬纾婚柟鍓х帛閻撴盯鎮楅敐搴′簽濠⒀冪仛閹便劍绻濋崨顕呬哗闂佸湱鎳撶€氱増淇婇幖浣肝ㄩ柨鏃€鍎崇紞鎺楁⒒閸屾瑨鍏岄柟铏崌瀹曠敻寮介鐐殿唵闂佽法鍣﹂幏锟�...


得到的电容量的大小取决于绝缘层的厚度和介电常数,同时还与电路板的尺寸有关系。  

C="ADkK"/t  

其中  

C =全部的电容量  

A =面积  

Dk =介电常数  

K 是常数  

T =厚度

唯一的真正商用的嵌入式产品是BC 2000(Sanmina-SCI 公司)。其电容量很低,大约为0.5nF/in2,可以作为很好的滤波电容被应用。板极电容在高频情况下特别适用,因为在高频时,传统的分立电容的电感量将显著增加(见图2)。

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋涢ˇ鐢稿垂妤e啫绠涘ù锝呮贡缁嬩胶绱撻崒姘偓鐑芥倿閿曚焦鎳岄梻浣告啞閻熴儳鎹㈠鈧濠氭偄绾拌鲸鏅梺鎸庣箓濞诧絽效濡ゅ懏鍋℃繝濠傛噹椤eジ鎮介娑樻诞闁诡喗鐟︾换婵嬪炊閵娧冨妇濠电姷鏁搁崐顖炲焵椤掑嫬纾婚柟鍓х帛閻撴盯鎮楅敐搴′簽濠⒀冪仛閹便劍绻濋崨顕呬哗闂佸湱鎳撶€氱増淇婇幖浣肝ㄩ柨鏃€鍎崇紞鎺楁⒒閸屾瑨鍏岄柟铏崌瀹曠敻寮介鐐殿唵闂佽法鍣﹂幏锟�...


一些公司也在开发新的具有更高电容量的产品。其中有些是分布式电容型的,另外一些是分立嵌入式的。DuPont 和 3M正在开发分布式电容产品,通过在绝缘层中填充钛酸钡(一种具有高介电常数的材料)来获得更高的电容量。3M公司的产品C-Ply使用了一种环氧的粘合剂,而DuPont的产品HiK则使用了一种聚酰亚胺的粘合剂。

分立的嵌入式电容器的制作方法是通过在金属层(通常是在一块方形的蚀刻过的铜箔)上印制高介电常数的电容粘剂,经过高温硬化处理后,在上面印制或电镀另一金属层。此外还有一种新颖的做法——DuPont公司在铜箔上需要的位置,按照需要的尺寸印制电容材料并进行高温燃烧。然后将其层压并蚀刻掉多余的铜箔。由于该电介质的介电常数非常高(1000+),其电容可达到180nF/in2。Shipley公司的产品的介电常数则更高。这样的一些新材料及其特性见表1。不是所有的这些材料都能被商用,但其中的一些在将来会被应用。

  闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋涢ˇ鐢稿垂妤e啫绠涘ù锝呮贡缁嬩胶绱撻崒姘偓鐑芥倿閿曚焦鎳岄梻浣告啞閻熴儳鎹㈠鈧濠氭偄绾拌鲸鏅梺鎸庣箓濞诧絽效濡ゅ懏鍋℃繝濠傛噹椤eジ鎮介娑樻诞闁诡喗鐟︾换婵嬪炊閵娧冨妇濠电姷鏁搁崐顖炲焵椤掑嫬纾婚柟鍓х帛閻撴盯鎮楅敐搴′簽濠⒀冪仛閹便劍绻濋崨顕呬哗闂佸湱鎳撶€氱増淇婇幖浣肝ㄩ柨鏃€鍎崇紞鎺楁⒒閸屾瑨鍏岄柟铏崌瀹曠敻寮介鐐殿唵闂佽法鍣﹂幏锟�...

对一个测试电路分别在没有电容、分立的退耦电容和几种不同材料制成的分布式电容的情况下,对其电源总线噪声进行测试,其结果见图3。可以注意到,分立的电容在频率上升到5G时失去其作用,而嵌入式电容仍然起作用。

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾瑰瀣捣閻棗銆掑锝呬壕濡ょ姷鍋涢ˇ鐢稿垂妤e啫绠涘ù锝呮贡缁嬩胶绱撻崒姘偓鐑芥倿閿曚焦鎳岄梻浣告啞閻熴儳鎹㈠鈧濠氭偄绾拌鲸鏅梺鎸庣箓濞诧絽效濡ゅ懏鍋℃繝濠傛噹椤eジ鎮介娑樻诞闁诡喗鐟︾换婵嬪炊閵娧冨妇濠电姷鏁搁崐顖炲焵椤掑嫬纾婚柟鍓х帛閻撴盯鎮楅敐搴′簽濠⒀冪仛閹便劍绻濋崨顕呬哗闂佸湱鎳撶€氱増淇婇幖浣肝ㄩ柨鏃€鍎崇紞鎺楁⒒閸屾瑨鍏岄柟铏崌瀹曠敻寮介鐐殿唵闂佽法鍣﹂幏锟�...


Motorola公司的工程师则使用一种有趣的方法来内置电容器。他们使用由包含钛酸钡的环氧树脂材料制成“Mezzanine”电容器,该材料被涂在电路板上,经过光线照射后分立的电容器就被制作完成了。感光底层的成本增加,但电容的安装成本降低了,所以总的来说最终模块的成本将降低了12%到14%。嵌入式电阻器也采用了这种方法。

经过改进的设计尺寸更小,重量更轻,同时与使用表贴元件相比其所占面积减少43%。制作嵌入式无源器件电路的技术被授权给三家PCB制造商:AT&S、Wus Circuits和Ibiden。Motorola已经制造了数以百万计的使用了嵌入式无源器件的GSM模块。

嵌入式电阻器  

有两种方法制作嵌入式电阻器。Ohmega-Ply已经存在大约有二十年了。它是双金属层结构——铜层与一个薄的镍合金层构成了电阻器元素,它们形成层状的相对于底层的电阻器。然后通过对铜和镍的蚀刻,形成具有铜端子的各种镍电阻。这些电阻器被层压至电路板的内层中。

Ohmega-Ply的电阻范围只能在25~250ohm/square,但将其设计成蜿蜒样式(高长宽比)可获得更高的电阻值。该技术已经被应用于通讯设备中,例如卫星、基站、医疗电子设备、航空电子设备和电脑设备。和嵌入式电容一样,嵌入式电阻也可以节约空间、减少重量和尺寸。同时也可以提升电子性能。举例如图4,该探针卡有超过100个电阻,有6种不同电阻值。可以注意到这些电阻被直接放置在元件管脚的下方以减少信号至电阻的通路长度。图5显示了一个照相电路,其中的电阻形成了一个可变电阻器。值得注意的是每一个电阻的阻值是渐变的,其精度经激光校正可达+/-1%。

栏目分类

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top