埋電阻、電容工藝培訓.

1、上海嘉捷通電路科技有限公司工藝培訓資料編制：姚宇國2007年埋電阻.埋電容工藝培訓據(jù)電子電路行業(yè)業(yè)界工程技術人員統(tǒng)計，在集成電路設計時，分離元器件當中，電阻約占30%,電容約占40%,而其他元器件總共只占30%左右。由于電阻.電容占元器件的大多數(shù)，這樣便給PCB的下游工序貼裝與插接工 藝增添了不少麻煩。而且一般的電阻發(fā)熱功率也比較少，于是天才的設計師們便 忽發(fā)奇想：是否可以將電阻、電容壓縮在PCB板內(nèi)呢?這樣一來埋電阻、埋電容 便應運而生了，這也給PCB的設計和制作帶來了一次空前的技術革命，而且美國 QHMEGA公司用將近27年的設計和制作經(jīng)驗證明這種天才設想是可行的！第一部份埋電阻定義埋電阻

2、：所謂埋電阻又稱埋阻或薄膜電阻，是將特殊的電阻材料壓合在絕緣基材上，然后通過印刷、蝕刻等工藝，形成設計所需電阻值的內(nèi)（外 材料，然后壓合在PCB板內(nèi)（上，形成平面電阻層的一種技術.二. 使用埋電阻材料的優(yōu)勢埋電阻之所以能取代分離電阻，主要得益于它具有以下五個方面的優(yōu)勢：1 .在高密度/高速傳輸電路設計上的優(yōu)勢；（3提高線路的阻抗匹配（b縮短信號傳輸?shù)穆窂?，減少了寄生電感（C消除了表面貼裝或插裝工藝中產(chǎn)生的感抗（d減少信號串擾.噪聲和電磁干擾2 .在替代貼裝電阻方面的優(yōu)勢（3減少被動元器件,提高了主動元器件貼裝的密度（b因為減少了 Vm孔.所以提高了板面布線能力(12因為減少了焊接點，所以提高了

3、電器件組裝后的穩(wěn)定性3 .集成后的埋電阻在穩(wěn)定性方面存在優(yōu)勢冷熱循環(huán)后埋電阻損耗很低，大約為50PPM,而其它分離電阻元器件損耗為 10 300ppin(b在110的條件下存放10000小時后，電阻增加在2%左右(C在寬頻范圍內(nèi)進行穩(wěn)定性測試，小于20G HZ4 .只要通過簡單的調(diào)整其外形尺寸就能合成各種規(guī)格的電阻值,而且完全可以與線間感抗相匹配5.在設計高密度分離電阻的元器件中，采用埋電阻技術，可以大大節(jié)省成 本，并且可以減少返修工作。6 .采用埋電阻技術可減少PCB的層數(shù)和尺寸，降低PCB板的重量和制造成 本三. ohinega Ply電阻材料簡介CopperEle<tro plat

4、ingOllmega Ply是由美國QHMEGA公司開發(fā)的一種平面電/CupperOlinwgdruinateObtnega-Ply RCM®Nickel IHiospliorous阻材料。其結構和特點如下:注:Nickel phosphorous為鏢磷合金層，約0.1 0.4um厚，磷含量約有10 %左右。Ohinega Ply RCM® ( Resistor Conductor Material )為電阻導電材料， 是將鐮磷合金(Nickel Phosphonous )鍍在銅箔(Cop - per )上而形成的一種電 阻導電材料。它是經(jīng)過特殊處理的，可以(Ldmimit

5、ion)在絕緣材料上了 Electroplalin只為電鍍工藝；Lamination為壓合工藝四. 電阻和電阻值的工程設計1以下是一個簡單、標準的電阻設計圖Oriciilation of ResistorsCopper PadPlateci Tlin>u|h Nn|«TheTniuI/MeilnatiiralResistor Elenie nl注：Copper Pad :為銅環(huán)拍位；Plated Through Hole :為電鍍通孑L； Resistor Element :為埋電阻區(qū)；Theinal/mechanical Isolation為隔離區(qū)，主要功用是為了 散熱或消除

6、機器加工、插條件下產(chǎn)生的應力，以免影響電阻值，一般要求隔離區(qū)至 少要有l(wèi)Omil 2關于方阻和電阻值a .方阻即方塊阻值，在同質(zhì)地、厚度相同的材料當中,不管一個多大的正方形區(qū)域，其阻值是相同的，即為單張材料本身的阻值，方阻的單位用Q / 表示。目前電阻層大多采用25Q / 和1O0Q / 的方塊電阻來 實現(xiàn)的，其制造誤差為5% , Rogers d6002 Ohmega材料的!<(方阻)為1O0Q /口b埋電阻值(R =電阻長度(L/電阻寬度(WX單張材料的電阻值(方阻)即R = RO xITW；5 .消費性電子設備與自動化設備：如電位器.加熱器C.電阻值可以通過設計不同的電阻長度或者寬

7、度來獲得。因此可以設計出與電路完全匹配的任意阻值。電阻(R)值的公差主要產(chǎn)生 在蝕刻時，即定義電阻長度和寬度時，主要根據(jù)蝕刻精度和蝕刻正確性而定。d. 薄膜電阻的散熱性主要與以下幾方面有關：(1薄膜電阻的尺寸(面積(2線路厚度和材料類型(3線路的外形(4周邊環(huán)境(5材料的熱傳導性能(6輔助冷卻系統(tǒng)(如安裝風冷系統(tǒng)或散熱器五、埋電阻材料應用范圍埋電阻材料應用十分廣泛，幾乎所有的多層板都可以采用，但是，現(xiàn)在主 要是埋阻還只是停留在推廣階段,加之PCB廠家暫時沒有相適應的配套工藝 技術和設備，所以埋阻只用在高科技領域，其開發(fā)和推廣前景是十分可觀的！現(xiàn)在主要應用在以下幾個方面:I .電腦或計算機：如巨

8、型計算機、電腦主機、信息處理器、PC卡.IC卡和 各種終端設備通訊設備：如蜂窩式發(fā)射平臺S ATM系統(tǒng).便攜式通訊器材 914試儀表和測試設備：如IC掃描卡、界面卡.負載板測試儀航空與航天；如航天飛機、人造衛(wèi)星等醫(yī)療電子設備：如掃描儀、CT機 軍事設備：如巡航導彈、雷達、無人偵察機，屏蔽六. 工藝設計及工藝流程（主要針對Ohmega層的制作）：開料T鉆孔T沉銅/板鍍T-次覆膜T曝光、顯影T檢查T一一次蝕刻（蝕 銅）T二次蝕刻（蝕電阻層）T褪膜T清洗T黑化T二次覆膜T顯影T檢查T 酸洗T三次蝕刻（選擇性蝕銅）T清洗檢查T褪膜T測量電阻T清洗T目檢T層 壓T正常流程roioiaQhmegaOh小5

9、0： ' 匚;il2；i（ 、. Ct, Ce心5ih YCUJ PMor'；丨 J；!）F,；/，S '八Ol frbr（；a T"njinnfifiiU2= JUlfOUiS2、工藝設計七. 埋電阻板試樣圖t,>. .*.2 y:d團親郴濃郴ft%郴侈彩侈'毬&沁淪呼"的笏繆 核«'V»2、V» *. .:W：柿'r : -親滋-5総J藏総.:総廣芻給"綫. 丫 :心：!： ,.'- rrJJH -.* <». < - '. 門磁磁

10、総沁 .能核総 » 卩 U USWWUW<WeVA 禍液:W核 ¥：»：沁熔磁 耀耀緞 I ->：$“專笏菱簽 %dwn;q5JW x.xfx$v x.v<.<.- i摻綴 « t * |> »,U&SH » 'mw'n -' V» V*、W、古寸扌5Z«V»、f 'Z eVJ *«、Wgn V"-W""3七 WVfcV»VC '* 6W：畑：¥：%»,迪:世

11、 號俗;zms 乙、., 5另$另 3 V»V»、 V»、<V<V、“2m"* :6(®】滋瓷：*咤郴:4 2:器曲 畑朋.逐:淞總電.;- 核滋 滋繆 絲遛J*»匚y：;曲&和核加 zewx化gy : 総粹滋:T ；/；曲:；:冷冷 MSS« t n 4«1 « J - « « a *第二部份埋電容定義埋電容：所謂埋電容又稱埋容，是一種能夠嵌入到印制電路板（撓 性板或剛性板）的電容材料，由于材料具有很高的電容密度，因此該材料起到電 源供電系統(tǒng)去耦和濾波的作用，從而

12、減少分離電容，這種材料可以改善電子產(chǎn)品 性能和減少線路板尺寸（減少單板的電容數(shù)量）特別在通訊、計算機、測試測 量、醫(yī)療、軍事領域以及手持式電子產(chǎn)品行業(yè)。二. 使用埋電容材料的優(yōu)勢L使及去耦電容而代替分離式電容，減少了線路板空間；2、減小電源噪聲3、適合高速電路（特別低的電源阻抗）4、節(jié)約板面尺寸，方便設計；5、6、非常簿的介電材料使電容具有很好的電氣性能減少EMI （電磁波會與電子元件作用，產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，稱為EMI）輻射它所具有的高電容密度和低的寄生電感（ESL）非常適合去歐電容8、9、該材料已經(jīng)證明要比傳統(tǒng)的分離電容具有更好的去耦效果 該材適合傳統(tǒng)PCB板的加工流程，滿足PCB的可靠性要求；

13、三. 埋電容材料簡介這種創(chuàng)新性的材料是由兩層銅箔夾入介電物質(zhì)構成的,把環(huán)氧膠系的介電層分別涂覆在一片銅上，然后把兩層銅箔進行壓合，壓合后 的產(chǎn)品就可以裁成需要的尺寸；其兩面的銅一般為18、35和70UM的，通常所用 的是35UM ;中間介質(zhì)層一般為8、12、16、24UM,通常所用的是8和12UM ； 如下FaraoFlexcore圖所示：一 Cu (1835,70 micron) Oieleclric (12,16»24 micron) -Cu (1835.70 micron)FaradFlex COR£Cu (1835,70 mkwn)Panemdng(12.164 m

14、icfon) Cu(1835.70 mkron)四、埋容板的的制作工藝FaradIBO OR ALTERNATIVE PROCESSPATTZRNMGTViROUQH ROUE ANO MC RO VIA PQRMATtON五、埋容板的各種設計類型BO OR ALTERNATIVE PIBSTHROUGH HOLE AND MICRO VIA FORMAPONIs四層板埋容類型 2、八層板埋容類型6 LAYEA BOARD 詢 MCftOVUL4L5& LAYER aOAAO 血 MCftO-VU LI6 LAYER BOARD wtthL4L5J>fARAOFLD(OORF18

15、六.埋電容板試樣圖第三部分集成元件印制扳的優(yōu)點與未來隨著半導體工業(yè)的新發(fā)展而帶來更高的I / O數(shù)，要求有新的和更小的封裝技 術，像TCP（傳輸控制協(xié)議和GSP那樣增加節(jié)距密度.因而推動了采用新的 PGB（增益緩沖器設計規(guī)則和新型PGB的發(fā)展，所以PCB制造商將面臨著采用新 的材料、新的制造微孔方法、言導通孔和順序積層（SeguentialBuild-up技術等一 系列問題的挑戰(zhàn)，把無源元件（如電阻、電容等集成到PCB內(nèi)部將與新一代封裝技 術一起推動電子工業(yè)的進步這種新一代的集成元件板將為PCB制造商帶來更高的 價格的同時，也給OEM帶來更佳的性能、更少的組裝步驟和更小的體積。1、集成元件板（

16、ICB的優(yōu)點由于把無源元件（電阻、電容、電感集成到PCB中而形成的集成元件板（ICB, 因而使ICB具有很多的優(yōu)點： 優(yōu)異的電氣性能。由于集成元件板具有優(yōu)異的高頻信號和高速數(shù)字信號傳輸 匹配特性.因而具有優(yōu)異的電氣性能。如根據(jù)具體線路阻抗特性選擇合適的平面電 阻阻值的匹配電阻可直接集成到傳輸信號的端接處，使PRT到信號線的距離縮小 到最短，因而匹配效果最佳由于省去連接片式電阻的大量導通孔及其相應的引 出、引入導線.因而消除了導通孔等與組裝器件之間產(chǎn)生的電感效應，減小信號串 擾、噪音和表面電磁干擾（EV1I 1。盡管在集成元件板中的平面電阻（PRII制造誤差可大到10-15%，比起片式電阻的1%

17、精度差得多，但實際效果 卻好得多。這是因為片式電阻在PCB上連接需要相應的導通孔和導線與連接盤才 能實現(xiàn)，在高頻信號和高速數(shù)字信號傳輸條件下，必然產(chǎn)生寄生電感，從而使阻抗 值變化高達30-40%,而PRT在這樣的條件下，幾乎不產(chǎn)生寄生電感，電阻值幾 乎不會波動，所以具有1%精度值的片式電阻反而比PRT差； 高的可靠性。由于把無源元件以平面形成集成到PCB板內(nèi).因而減少了大 量用于無源元件連接（或焊接的導通孔、導線和連接盤，減少了大量的焊接點的數(shù) 量。同時，也由于沒有PCB板面連接無源元件的存在，固而在機械振動沖擊、受 潮、污染（含灰塵等J、腐蝕氣體等將可以避免。所以很明顯地提高機械的和電氣 方

18、面的可靠性. 有力地促進了 PCB高密度化。由于把無源元件從PCB板面焊（連接集成到 PCB內(nèi)層，從而消除了大量為焊接這些無源元件所必須的導通孔、導線和連接 盤。固此節(jié)省了大量的PCB板面或空間，導致縮小PCB尺寸或減少層數(shù)增加了布 線通道有利，提高PCB高密度化。所以，集成元件板（IGB是今后PCB走向高密度 化的一個熏要方向或內(nèi)容。降低成本。由于集成元件板（IGB具有較少的焊接點數(shù)量.有可能使雙面表 面安裝改為單面表面安裝.使組裝成本降低了，同時由于堿小PCB尺寸或減少層 數(shù)。因而可減少基材用量。加上集成元件板具有更高的價格（或單位面積的價格，相對來說，成 本可以下降2、集成元件板的未來集成元件板以它突出的優(yōu)點而展現(xiàn)在PCB業(yè)界的面前.已預示著這種集成無 源元件的結構將成為新一代高密度PCB結構的主要內(nèi)容之一無疑將