本文讨论了印制电路板(PCB)中埋置元器件的加工工艺。随着电子硬件向高密度、小型化的发展,传统电路板的设计面临严峻挑战。在有限的电路板表面积内,需要贴装的电子元件数量持续增加,尤其是电源模块中的电感器件,它们往往占据电源板40%以上的面积,这不利于产品的进一步小型化和高密度集成。为此,设计师们开始考虑将电感、电阻、电容等无源元件埋入PCB内部,以实现小型化和高密度集成,提升电路板的封装面积和可靠性,同时降低成本。
埋置元器件的种类和设计机理包括埋置电阻电容元件和埋置电感。埋置电阻电容元件的制程包括使用高电阻率的材料、涂覆镍磷合金基材、采用陶瓷厚膜预烧法、低温共烧陶瓷等。这些方法可以制作出各种形状和电阻值的平面电阻。电容器通常采用聚合物置于金属薄层压合的方法,或者通过介电体膜的方法来形成厚膜或薄膜介电体电容器。印制电路板制造商会结合多层板内层工艺技术,通过蚀刻或印刷方法将电阻、电容埋入内层板中,随后通过压合及多层板制作流程将这些元件埋入板内部。
埋置电感则通常通过蚀刻铜箔或镀铜形成螺旋形状,也可利用层间导通孔形成螺旋多层结构。电感器可以是实心埋入型,即电感被固定在PCB内部,或是空心埋入型,其中电感器被放置在PCB内部,允许其随PCB移动而摇动。此外,还可通过磁芯电感来储存交流磁场能量。
散热问题在电子产品的设计中也越来越突出,随着产品体积的减小和功率密度的增加,散热成为了设计上的重大挑战。目前常用的散热方式包括金属基板制作、在电路板上焊接金属基板、使用导电浆料通孔等,但这些方法要么金属材料消耗大,要么工艺复杂且散热效果不佳。因此,埋入铜块的PCB设计应运而生,有效解决了高成本和散热不足的问题。铜块的类型主要有铜块贯穿型和铜块半埋型两种。
铜块贯穿型埋入的铜块厚度与电路板总厚度相当,铜块贯穿顶层到底层,主要设计有穿孔型和非穿孔型两种。铜块半埋型埋入的铜块厚度小于总板厚,铜块与顶层齐平,或者与内层齐平。这样设计可以利用铜块的高导热性来提升电路板的散热性能。
印制电路板中埋置元器件的加工技术通过将传统贴装元件替换为内部埋置元件,不仅能够有效减小电路板的体积,降低制造成本,还能提高电路的电气性能和可靠性。这种技术正逐渐成为多层电路板设计和生产中的重要工艺之一。