国产精品免费无遮挡无码永久视频-国产高潮视频在线观看-精品久久国产字幕高潮-国产精品99精品无码视亚

電子工程網(wǎng)

標(biāo)題: 在RF電路中嵌入無(wú)源元件 [打印本頁(yè)]

作者: riverpeak 時(shí)間: 2010-7-17 23:48
標(biāo)題: 在RF電路中嵌入無(wú)源元件
嵌入式無(wú)源元件技術(shù)的開(kāi)發(fā)源于OEM制造商對(duì)減少元件數(shù)量、壓縮電路板尺寸、增加電路板功能、降低產(chǎn)品總體成本的需求。在電子設(shè)備中，無(wú)源元件在元件總量中占了相當(dāng)?shù)谋壤渲杏忠噪娮韬碗娙轂橹鳌＿^(guò)去，一部典型的GSM手機(jī)中含有500多個(gè)無(wú)源元件，占了電路板面積的一半，并有25%的焊點(diǎn)與此有關(guān)。本文描述的EP技術(shù)其著重點(diǎn)在于對(duì)非關(guān)鍵電阻、電容器和電感進(jìn)行識(shí)別并盡可能多地將它們嵌入HDI-PCB中。
EP技術(shù)

開(kāi)發(fā)EP技術(shù)有三個(gè)主要目的。第一個(gè)目的是開(kāi)發(fā)一種技術(shù)，使得無(wú)線和便攜式產(chǎn)品中現(xiàn)用的無(wú)源元件至少可被嵌入30～50%。Motorola研發(fā)的EP技術(shù)一開(kāi)始致力于改進(jìn)嵌入聚合物厚膜（PTF）電阻的方法，以及了解采用HDI電介質(zhì)（PCC或光通路）以形成簡(jiǎn)單的平板電容器和2.5匝多層電感的限制條件。其后，他們又致力于開(kāi)發(fā)用于嵌入大數(shù)值分立電容器的新型高介電常數(shù)材料。

第二個(gè)目的是使該技術(shù)與傳統(tǒng)的HDI-PCB制造工藝和設(shè)備相兼容，以最大限度地減少投資并加速供應(yīng)基地的形成。PTF電阻、HDI介電平板電容器和電感的生產(chǎn)均依賴(lài)于大多數(shù)HDI-PCB制造廠的現(xiàn)有設(shè)備。填充了高介電常數(shù)陶瓷的光致介電（CFP）"夾層（mezzanine）"電容器要求采用幕涂（curtain coating）或垂直輥涂(vertical roller coating)及溶劑顯影（solvent developing）工藝。

第三個(gè)目的是使新型的EP技術(shù)比現(xiàn)有的其他選擇方案更便宜。采用薄金屬膜來(lái)制造嵌入式電阻已變得較為普遍，但這些材料制成的薄膜電阻范圍有限，且貨源和制造基地稀缺。同樣，現(xiàn)有的電容技術(shù)其適用性有限，不允許采用分立電容器，且不易加工。

EP技術(shù)與任何的1-X-1或2-X-2 HDI加高工藝（build-up）相兼容。PTF電阻的絲網(wǎng)印刷技術(shù)在業(yè)界的應(yīng)用已有幾十年的歷史，可為大多數(shù)PCB制造廠所采用，而且在材料和加工方面都顯示出低成本的特點(diǎn)。HDI介電嵌入電容器和電感的適用性受到限制，但它們是HDI加高工藝所固有的，且嵌入時(shí)無(wú)需額外成本。

下面簡(jiǎn)述每個(gè)可嵌入元件的可靠性和性能。

PTF電阻

商品化的PTF印劑（inks）的改進(jìn)加上內(nèi)部開(kāi)發(fā)的工藝改良措施實(shí)現(xiàn)了適用范圍廣、可靠性高的PTF嵌入式電阻技術(shù)的推廣應(yīng)用。ASAGU TU-00-8碳酚醛樹(shù)脂印劑用于制造嵌入式PTF電阻。這種印劑的薄膜電阻率可在每方35 M 之間，并可通過(guò)混合以獲得位于其間的任何數(shù)值。PTF電阻技術(shù)允許在同一層上印刷多種印劑，由此獲得小至18 、大至10M 的電阻。

傳統(tǒng)的做法是把嵌入式電阻直接印刷在蝕刻銅條或絲網(wǎng)銀條上。兩種電阻生產(chǎn)工藝均不能滿(mǎn)足業(yè)界對(duì)高可靠性和不斷增長(zhǎng)的空間節(jié)約方面的要求。

Motorola公司的EP技術(shù)在銅條和絲網(wǎng)印刷PTF電阻之間插入了一種專(zhuān)有材料。采用一種直接沉積在銅條上的界面穩(wěn)定性助觸媒來(lái)替代傳統(tǒng)的銀膏，能夠顯著地減輕環(huán)境應(yīng)力條件下的電阻漂移，同時(shí)保留了光刻制模銅版的精確邊緣輪廓和密度上的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)采用穩(wěn)定性助觸媒時(shí)，暴露于85%RH/85℃條件下500小時(shí)之后的電阻的總體變化不超過(guò)初始值的 10%。而且當(dāng)置于烘烤條件（125℃，3小時(shí)）下時(shí)，這一阻值的增加是完全可逆的。因此，不能表示實(shí)際工作條件下的器件性能。在單獨(dú)的測(cè)試中，光對(duì)電阻進(jìn)行5X-高溫回流焊（峰值溫度220℃），隨后施以500次的液體-液體熱沖擊，電阻的變化在 4%以?xún)?nèi)。

電容器

電容器技術(shù)的開(kāi)發(fā)分兩個(gè)階段。在技術(shù)應(yīng)用的第一階段，HDI電介質(zhì)被用來(lái)做成平板電容器。當(dāng)電介質(zhì)厚度為50微米時(shí)，典型HDI電介質(zhì)的電容密度為0.8pF/mm2。這就把合理的可嵌入式電容器的范圍限制在12 pF以下。

在該技術(shù)應(yīng)用的第二階段，通過(guò)與Vantico AG公司的合作，共同開(kāi)發(fā)出了一種高介電常數(shù)的CFP材料，使得可把分立電容器嵌入在核心層與外HDI層之間（"夾層"電容器由此得名）。
電感

電感技術(shù)專(zhuān)注于制作可嵌入范圍高達(dá)22nH的2匝和2.5匝的多層螺旋電感。開(kāi)發(fā)工作致力于建立用于預(yù)測(cè)各種RF條件下嵌入式電感特性的數(shù)學(xué)模型，并確定變化的主要原因。嵌入式螺旋電感的容限在15%～20%之間，且受記錄、印刷-蝕刻以及各PCB制造廠對(duì)HDI電介質(zhì)厚度控制能力的影響。

設(shè)計(jì)根據(jù)

用于在任何給定的設(shè)計(jì)中選出可嵌入的無(wú)源元件的方法。選擇過(guò)程總是始于對(duì)材料清單和電原理圖的分析。作為確定可嵌入無(wú)源元件的初步篩選，首先應(yīng)分析每個(gè)元件的數(shù)值和容限，隨后對(duì)那些在嵌入時(shí)對(duì)電路功能至關(guān)重要的元件進(jìn)行評(píng)估。重要的元件可能是指要求高Q值、高功耗或?qū)υ肼暶舾械臒o(wú)源元件，以及那些用于對(duì)電路功能進(jìn)行微調(diào)的元件。

此外，電氣工程師必須決定如何對(duì)EP元件進(jìn)行布局，以使各功能不至相互干擾并由此降低整個(gè)電路的功能（交互/寄生電容或電感）。最后必須進(jìn)行計(jì)算以確定在各個(gè)層上是否有足夠的空間來(lái)嵌入全部被選擇的元件。可把EP電路元件相互組合起來(lái)，同時(shí)把EP元件與SMT元件組合起來(lái)，以形成一個(gè)總體面積更小、功能相當(dāng)?shù)哪K。

選擇完成后，必須比較EP組裝模塊和等效的SMT模
塊的成本。早期的許多EP模塊設(shè)計(jì)采用的是直接替換現(xiàn)有SMT陶瓷RF模塊的方法。

新的EP設(shè)計(jì)不適用于這種簡(jiǎn)單的比較，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候非EP替代方案并不存在。盡管如此，對(duì)于大多數(shù)RF及其他模塊應(yīng)用而言，EP技術(shù)已證明是一種降低成本的行之有效的方法。

RF模塊的案例研究

作為降低成本的措施之一，設(shè)計(jì)了一個(gè)EP-RF模塊來(lái)替代GSM電話中現(xiàn)有的共燒陶瓷模塊。該設(shè)計(jì)采用了PTF電阻、HDI電容器和電感。

EP模塊是一個(gè)7 9mm元件，其設(shè)計(jì)采用了與現(xiàn)行陶瓷元件相同的引出線和面積，意在便于將其以表面安裝的形式"插入"母板襯底上。模塊一半以上的無(wú)源元件被嵌入四層HDI/FR4加高結(jié)構(gòu)中。采用兩種不同的印劑來(lái)嵌入8個(gè)電阻。電容器以平板構(gòu)造嵌入（采用50 m HDI環(huán)氧樹(shù)脂作為電容器電介質(zhì)）。電感作為單層或雙層銅線（copper traces）嵌入。在進(jìn)行此項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)（1999年），CFP電容器尚未進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段，故未能被采用。將EP模塊與共燒陶瓷方案（以及替代的SMT方案）相比較，發(fā)現(xiàn)EP-HDI模塊的電氣性能（包括相位噪聲）與之相當(dāng)或更好。

用于說(shuō)明電路板構(gòu)造的截面圖。一個(gè)HDI層被涂敷于20mil的高Tg FR4磁心的兩側(cè)。模塊的底部主要是接地平面和引出腳底座；電路的大部分位于第一層和第二層。第二層上的PTF埋入式電阻經(jīng)由微通路（microvias）與第一層相連，實(shí)現(xiàn)了高效的電路板設(shè)計(jì)，且有可能引入寄生或干擾的軌跡非常少。最細(xì)微的線和間隔為4mil。微通路和底座分別為5和10mil。

嵌入式電阻

在大多數(shù)設(shè)計(jì)里，通常首先檢查嵌入電阻的可能性，因?yàn)殡娮枋菙?shù)量最多的無(wú)源元件，且在解放電路板面積資源方面最具潛力。空出來(lái)的表面積則可以用來(lái)嵌入那些原本無(wú)法裝進(jìn)的較大電容器或電感，或者用于壓縮模塊的占用面積。

分析RF模塊電原理圖可得出一個(gè)結(jié)論：全部8個(gè)電阻可允許20%的波動(dòng)，所以應(yīng)被嵌入。模塊中第二層上的PTF電阻的布局。采用每方50 印劑來(lái)印刷22 ，51 和220 電阻。采用每方1000 印劑印刷1.5 K 、1.8 K 和2.2K 電阻。這些電阻寬400～750 m，長(zhǎng)280～850 m。采用兩種不同的印劑可把設(shè)計(jì)壓縮到希望的面積內(nèi)。另外，電阻直接與HD平板電容器的底部電極（第二層）相連，這樣最大限度地減少了電損耗和占用空間。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，只要每一次印刷的底板電阻密度超過(guò)8K～10K，因采用兩種或更多印劑印刷而增加的費(fèi)用便不成為問(wèn)題。影響基底成本的因素有許多種，但最重要的一個(gè)因素是底板的利用率。每個(gè)底板上的電阻密度越大，基底的成本越低，模塊的成本也越低。

在這個(gè)RF模塊例子中，必須采用兩種印劑來(lái)嵌入所有的電阻以實(shí)現(xiàn)希望的占用面積，消除了對(duì)昂貴的雙封裝晶體管或0201元件的需求，并且節(jié)省空間以嵌入昂貴的電感。

電容器

在可能嵌入的11個(gè)電容器中只嵌入了3個(gè)。有5個(gè)電容器的數(shù)值不在采用HDI電介質(zhì)制造的范圍之內(nèi)。剩下的6個(gè)低值電容器（＜12pF＝中，其中3個(gè)要么對(duì)電路功能影響極大，要么是電路微調(diào)所必需的，因而不能被嵌入。剩下3個(gè)電容器象平板電容器一樣被嵌入，電極位于第一層和第二層。如何選擇用于嵌入的非關(guān)鍵電容器是通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)的。在實(shí)驗(yàn)中，嵌入電容器的尺寸（以及數(shù)值）變化范圍為 24%，對(duì)組裝模塊的產(chǎn)量無(wú)影響。

電容器的尺寸得根據(jù)0.8pF/mm2（50 m電介質(zhì)厚度）的電容密度來(lái)計(jì)算。超過(guò)1pF的電容器所占面積比0402表面安裝電容器通常需要的要大。在多層HDI結(jié)構(gòu)和采用CFP的結(jié)構(gòu)中，可把電容器埋入，這樣就不會(huì)與SMT元件爭(zhēng)搶最上面的面積資源。在單層HDI結(jié)構(gòu)中，頂部電極位于外層。盡管如此，本設(shè)計(jì)中還是采用了最大為2.2 pF的嵌入式電容器，這是因?yàn)?1＝它們基本上是"無(wú)成本"的，節(jié)約了被替換的等效SMT元件的元件和組裝成本；2＝若非如此，EP模塊占用面積必須與現(xiàn)有LTC模塊相匹配的要求將產(chǎn)生未用空間；3＝因把頂端電極加倍作為一個(gè)或多個(gè)SMT元件的焊接區(qū)，增大了嵌入式電容器的空間利用系數(shù)。

電感

將小于4nH的嵌入式電感設(shè)計(jì)為單層銅線（傳輸線），寬度通常為6～8mil。較大數(shù)值的電感（最大為10n
H）被設(shè)計(jì)為兩層線圈式（螺旋狀）。電感的幾何形狀是模型化的，并被輸入Mentor Graphic元件庫(kù)以為目前和今后的設(shè)計(jì)所用。即使是低值螺旋電感占用的面積也比大多數(shù)0402元件大。但是，我們?nèi)越ㄗh嵌入盡可能多的電感，因?yàn)檫@樣做也無(wú)需額外的成本，并且不占用最上方的表面積。

成本

本例研究中的EP-RF模塊所用的元件比采用等效共燒陶瓷元件時(shí)少13個(gè)。這使得元件成本節(jié)約了10%以上。用HDI-EP代替共燒陶瓷元件節(jié)約了30%的基底成本。組裝成本的節(jié)約更為顯著，超過(guò)了40%。這主要是因?yàn)榻M裝過(guò)程中處理陶瓷基底非常困難。HDI-EP元件在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的PCB底板上生產(chǎn)并被大批量排列整齊地發(fā)運(yùn)，從而便于高效快速地進(jìn)行組裝。

結(jié)論

本文描述的EP技術(shù)使得大量的無(wú)源元件能夠容易而可靠地嵌入有機(jī)HDI基底中。它與所有HDI加高工藝兼容，并可以從三家全球性的PCB供應(yīng)商處購(gòu)置。該案例說(shuō)明了HDI-EP模塊是該技術(shù)的一個(gè)極好的應(yīng)用，并可實(shí)現(xiàn)成本的顯著節(jié)約。

作者: qaz85513 時(shí)間: 2010-8-14 10:30
gegegegegege

作者: daoyuan79 時(shí)間: 2010-9-6 12:13
太強(qiáng)了，不過(guò)，離我很遠(yuǎn)。

作者: spy007868 時(shí)間: 2013-11-16 09:17
復(fù)制下來(lái)！！！！！！！！我自己好好學(xué)習(xí)！！！！！！！！！！！

謝謝.jpg (8.65 KB)

歡迎光臨電子工程網(wǎng) (http://m.4huy16.com/)