高速 PCB 中的嵌入式电阻器

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高速印刷电路板(PCB)随处可见。从智能手机和医疗设备到军用雷达和太空卫星,印刷电路板使电子产品能够执行特定的功能和任务,从而改善我们的生活。

过去,电路板采用简化的集成电路(IC),仅由几个晶体管和一个电阻组成。这种简单的设计适用于几十年前不需要高速性能或执行多种功能的电子产品。随着技术的进步,电子产品的功能要求越来越高,集成电路也变得越来越复杂。数以亿计至数千万计的晶体管被放入印刷电路芯片中。

PCB制造商面临的一个障碍是电子产品的微型化。在这个时代,设备体积更小、重量更轻,足以移动。由于无源和有源元件需要足够的空间在不影响印刷电路板完整性的情况下发挥作用,因此电子产品外壳内可用于安装复杂集成电路的空间越来越小。为了解决这个问题,无源元件被嵌入到印刷电路板中。在过去的10年里,制造商可以在印制电路板上使用嵌入式电阻器以及嵌入式电容器和电感器。

在这一领域,有两家主要公司为这一技术设计和制造领先的基板。Ticer Technologies和Ohmega Technology生产高性能的薄膜嵌入式电阻铜箔,这为我们的各种应用提供了许多不同的选择。Epec工程技术公司拥有与这两家制造商合作的经验,我们可以协助开发满足您需求的最佳解决方案。

嵌入式电阻器与表面贴装电阻器的优势对比

表面贴装电阻器(SMT)具有小型矩形陶瓷体,其金属化端部为触点。印制电路板上有焊盘,SMT的两端将形成连接。另一方面,嵌入式电阻器是制成薄膜的平面电阻元件。这种类型的电阻器成为标准印刷电路板层上蚀刻和印刷电路的一部分,因为它消除了焊点的需要。使用嵌入式电阻器的优点如下。

增加布线面积
从电路板上移除分立 SMT 后,互连线路和通孔占用的空间更少。嵌入式电阻器为印刷电路板提供了更多空间,制造商可以增加其他功能或缩小印刷电路板尺寸,以满足小型应用和设备的需要。

更短的布线长度
从无源器件连接到分立SMT集成电路的布线长度可能会变得复杂。由于嵌入式电阻器不需要过孔,通过改进布线,制造商可以降低运营成本,同时仍然能够为各种应用提供复杂的印刷电路板。这使得电路板更加简化,尺寸更小,结构更紧凑。

减少电磁干扰和寄生效应

电路和元件具有不同的电场。当这些电路相互靠近时,就会开始储存电荷。这种电荷会产生负面影响(寄生电容),因为它会改变电路的预期输出。此外,直接接触或发射(感应)的外部电磁辐射会产生电磁干扰(EMI),从而影响印刷电路板的功能。

嵌入式电阻器可以降低寄生电容、EMI、串扰以及印制电路板附近其他元件和电路产生的噪声。嵌入式电阻器技术可置于集成电路引脚下方,以避免电感,确保更好的电气性能。

增强的完整性
将电阻器嵌入印刷电路板后,印刷电路板的整体完整性得到增强。这种制造工艺可以在更宽的频率范围内实现更高的稳定性,延长印制电路板的生命周期,并通过改善线路阻抗匹配来降低来自负载的信号反射。

使用 OhmegaPly® 嵌入电阻器

电阻器嵌入印刷电路板。OhmegaPly®是一种电沉积在铜上的NiP金属合金薄膜(电阻导体材料),它与介电材料层压,并经减法加工制成平面电阻。由于其薄膜特性,它可以埋入层内,而不会增加电路板的厚度,也不会像分立电阻那样占用任何表面空间。OhmegaPly® 产品的独特之处在于其 RTC 低至 <;50ppm,在 20GHz 以上的宽频率范围内保持稳定,并且在 110C 下具有 >100,000 小时 +2% 的卓越寿命测试性能。

简化PCB减材制造工艺

虽然该工艺看起来与传统的PCB减材制造工艺很相似,但实际上却大相径庭。制造者最需要的两样东西是:

为了蚀刻电阻 OhmegaPly®,需要在硫酸铜溶液中进行蚀刻,然后必须使用碱性蚀刻剂蚀刻电阻上的铜,这两种蚀刻都是必须投资的独特工艺,以便能够有效地将 OhmegaPly® 用于嵌入式电阻。
CAD 操作员需要接受培训,因为嵌入式无源设计中的问题与厚膜加成和薄膜减成技术之间的差异有关。电阻元件和端接是由加法工艺和减法工艺的不同技术决定的。

如何在 Gerber 数据中最好地指定嵌入式电阻器
所有材料制造商都有自己的长期稳定性标准设计参数,以及如何最好地管理每个设计的公差要求。雷明的工程团队将与您合作,设计一流的功能,确保您的设计满足您的规格要求。Mentor graphics为嵌入式无源元件的设计提供了一个有效的平台。

嵌入式无源标准
IPC-4821 嵌入式无源器件电容器材料规范
IPC-4811 嵌入式无源器件电阻器材料规范
IPC-2316 嵌入式无源器件印刷电路板设计指南
IPC-6017 含有嵌入式无源器件的印刷电路板的资质和性能规范
了解更多关于嵌入式电阻器的信息
我们为各行各业提供广泛的印刷电路板。随着电子产品变得越来越小和越来越先进,我们的客户正在寻找具有成本效益的元件和更快上市的解决方案。嵌入式电阻器可以为需要高速印刷电路板的应用提供一系列优势。

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