組み込みPCB設計における主要な利点と実践

電子機器のサイズが小さくなり 性能が向上する一方 伝統的な表面マウント技術 (SMT) は 空間利用,信号の整合性,熱管理組み込みコンポーネントPCB設計が解決策として登場し,受動的および活性なコンポーネントを直接印刷回路板の内部層に統合しています.伝統的なSMTの限界を突破し,電子製品革新の新たな可能性を開く.

組み込みコンポーネントPCBは,その名前からわかるように,電子部品を組み込みます (通常抵抗,コンデンサ,インダクタなどの受動要素,しかし,インテグレッド回路のようなアクティブコンポーネントも含む) 直接印刷回路板の内層に伝統的なSMTと比較して,この先進的な製造技術はボードのスペース利用を大幅に改善し,電気および熱性能を向上させ,製品の信頼性を高めます.

組み込み部品とは,PCB表面に別々の部品として組み立てられなく,専門的なプロセスによって板内で製造または組み立てられる要素である.抵抗器のような受動的な部品を含みます導入方法には薄膜技術,厚膜技術,共同燃焼技術,ラミネートプロセスが含まれます.

• 組み込みレジスタ:特殊な抵抗材料 (ニッケル・クロム合金や炭素フィルムなど) を使ってPCB内層内に作られる.抵抗値は,材料の形,寸法,厚さ.
• 組み込みコンデンサ:高通透性ダイレクトリック材料を用いてPCB内層に形成される.電容はダイレクトリック面積と厚さを調整することによって制御される.積み重ねられたおよび平面型コンデンサを含む共通の構造を持つ.
• 組み込みインダクタ:PCBの内層に螺旋導体を刻み,形成することで生成される.誘導力は回転数,導体幅,間隔を修正することによって調整される.
• 組み込みIC:フリップチップやチップスタッキングなどのマイクロ接続技術で 電気的に接続されます電気性能を向上させながら,製品のサイズと重量を大幅に削減する.

基本的な構造は伝統的なPCB (基板,導電層,隔熱を含む) に似ているが,組み込みコンポーネントPCBは内部層内に電子要素を統合している.これは通常,内部層に穴や窓を作り,部品を配置する必要があります.,その後,ラミネーション,詰め込み,またはカプセル化プロセスで固定されます.

従来のSMTと比較して,組み込み部品PCBは重要な利点があります.

内部に部品を組み込むことで これらのPCBは表面を解放します同じボードサイズでより多くの機能または同等の機能のためのより小さなボードを可能にします.特に高密度で価値があります.電子機器を小型化しました

• 寄生虫の影響が減少する:短い接続経路は寄生容量と誘導力を最小限に抑え,信号伝送速度と品質を向上させ,特に高周波回路にとって重要です.
• 信号の整合性を強化するよりよいインピーダンスの制御により信号反射と歪みが減少し,高速デジタルおよびRF回路では極めて重要です.
• 低EMI:放射線面積の減少により電磁気干渉が減少し,PCB層によって追加の遮蔽が可能になります

PCB熱層との直接接触は熱散を向上させ,内部銅層は熱を分散させ,部品の温度を下げ,信頼性を向上させます.

• 溶接点が少ない溶接点が小さくなり,これらの共通の弱点で失敗するリスクが減少します.
• 振動耐性向上内部に固定された部品は より大きな機械的ストレスに耐える.
• 環境への耐性が向上する:湿気,腐食,その他の環境要因に対するよりよい保護

製造コストはSMTPCBよりも高いが,組み込み設計は,より少ない部品,より小さなボードサイズ,メンテナンスと交換コストを削減する.

主要な材料は基板材料 (電気,熱,機械的特性),レジスタ材料 (抵抗性と安定性に焦点を当て),そしてコンデンサータ材料 (介電性特性を優先する).

最適な層配置には,部品の配置 (信号層の近く),電源/地平面の近接,シールド要求,絶縁厚さなどが考慮されなければならない.

重要な要素はコネクタ,熱源,高周波部品,地面平面の近く,電源は負荷の近くに置くべきです.

信号線は短く直線で 電力線は電流容量に適した幅で 地面平面は連続で 寄生虫の影響を減らすため 経路は最小限にする必要があります

効果的熱管理には,散熱装置,熱経路,伝導性インターフェース材料,そして強制冷却が含まれます.

• 材料の調製
• 内層パターン
• コンポーネントの埋め込み
• 精密な条件下でのラミネーション
• 掘削と塗装
• 外層のパターン
• 表面加工
• 総合的な試験

組み込み部品PCBは 複数の産業を変革しています

• モバイル通信:スマートフォンやタブレットの性能を向上させながら サイズ/体重を減らす
• 航空宇宙:厳しい環境での信頼性の向上
• 医療用電子機器:医療アプリケーションの精度と安定性
• 自動車:厳格な信頼性基準を満たす
• 産業制御:複雑な操作条件に耐える

テクノロジーは次の方向へ進化しています

• 高密度統合
• 先進的な材料による性能向上
• 製造コストの削減
• センサーとアクチュエータを組み込むことで機能が向上する

主要な推奨事項は以下のとおりです.

• 応募要件に基づく材料の選択
• シグナル問題を最小限に抑えるため,レイヤスタックアップを最適化
• 熱因子と電気因子を考慮した戦略的部品配置
• 適切なルーティング技術
• 製造前および製造後の包括的な試験

組み込みコンポーネントPCB技術は,電子機器製造における重要な進歩であり,優れた空間効率,電気性能,熱管理,信頼性を提供しています.テクノロジーの発展が進むにつれより小さく,速く,より頑丈な電子機器の開発を可能にします.