嵌入式電阻需求在mmWave的商業應用中不斷增長

嵌入式無源元件是內置在PCB基板內部銅層中的組件。特別地,嵌入式貼片電阻器已成為復雜的商用雷達,天線和傳感器的標準配置。本文簡單介紹當前和未來應用中嵌入式電阻器的增長。

似乎每天都在對無源元件能否成功解決新應用程序帶來的設計問題進行另一項考驗。

例如,隨著用于5G,汽車和其他應用的通信網絡繼續向毫米波頻率發展,嵌入式無源技術已在國防和航空航天工業中可靠使用了20多年,現在可能是電子領域的一項重要創新。設計。

嵌入式無源器件是內置在PCB基板內部銅層中的電阻器或電容器。特別地,嵌入式電阻器已成為復雜的商用雷達,天線和傳感器的標準配置。移動設備為外殼內的IC留出的可用空間較小,因為無源和有源部件需要足夠的空間來運行,而又不降低印刷電路板的完整性。為了解決這個問題,電阻器以及較小程度的嵌入式電容器和電感器將被嵌入到印刷電路板中。

嵌入式電阻器非常適合滿足當前和未來電子封裝的這些新設計,新材料和更高的性能要求(例如高頻響應和減小外形尺寸)帶來的挑戰。它們具有許多令人希望的好處,其中包括更高的封裝密度,消除電阻器組裝功能,減輕重量以及減少與分立芯片相關的寄生電感和電容。

天線技術中的應用

相控陣天線,包括用于智能手機和其他移動設備的5G新型無線電(NR)mmWave和6 GHz以下RF模塊,已開發出包括封裝天線(AiP)和封裝天線(AoP)技術的相控陣天線。這些mmWave天線模塊以非常緊湊的尺寸提供了跨多個頻段的功能,非常適合集成到移動設備中。

嵌入式電阻需求在mmWave的商業應用中不斷增長

其他應用包括高頻雷達,電源,計算機視覺以及具有可靠性和/或熱量限制的應用,例如下一代汽車部件。

毫米波的主要驅動力之一是較低頻帶的擁塞(與低GHz頻帶相比,毫米波由于波長小和天線比例小而具有更大的帶寬,更少的干擾和更大的天線增益/單位面積)。在汽車和安全應用中,mmWave能夠穿透霧氣(ADAS)和衣服(武器檢測)的能力也是一項優勢。

設計工程師可用的天線接口技術選擇之一是具有嵌入式無源元件的薄膜技術(薄膜電阻)。嵌入式無源元件具有很高的可靠性,部分原因是在PCB層壓過程中采取了積極的密封措施。

PCB設計注意事項

對于任何給定的PCB設計,“必不可少”的清單包括更嚴格的布線,更高的層數,更大的組件表面積以及盡可能低的插入損耗和衰減特性。

眾所周知,SMT無源組件技術是可靠的并且可以緊湊。但是,通過為更高級別的組件和模塊保留關鍵的表面安裝空間,嵌入式無源器件有助于實現*佳的PCB占用率。

借助更緊湊的布線設計,嵌入式組件使設計人員能夠創建尺寸更小的PCB /封裝,并具有更好的信號完整性。通過從電路板上移除分立的SMT,互連走線和過孔將占用更少的空間。然后,制造商可以添加其他功能或減小PCB的尺寸,以用于較小的應用和設備。

在大多數數字電子設計中,將電阻器放置在盡可能靠近引腳/輸出的位置也可確保*佳信號完整性。嵌入式無源元件還通過安裝更少的組件而簡化了組裝,從而增加了功能和/或減小了總的電路板面積。

例如,由于嵌入式電阻器的薄膜特性(薄膜電阻型號),該組件可以掩埋在印刷電路板的內層和外層中,而無需增加板的厚度或以分立電阻器的方式占用表面空間。這種類型的電阻器成為標準印刷電路板層上蝕刻和印刷電路的一部分,因為它消除了對焊接點的需求。

嵌入式電阻的優勢

可以將嵌入式電阻器技術放置在集成電路的引腳下方,以避免電感并確保更好的電氣性能。電氣優勢包括減少串擾,噪聲和EMI(這后一項將影響印刷電路板的功能),以及改善的阻抗匹配和更短的信號路徑(不增加通孔),從而改善了信號完整性和成本/性能。比率。

減小的串聯電感消除了SMT器件的電感。PCB設計的優勢包括增加的有源組件密度和減小的外形尺寸。消除了過孔,從而提高了接線能力。由于消除了焊點,因此提高了可靠性。而且,嵌入式電阻器可以減小寄生電容(這可以改變電路的輸出),并且通常,PCB附近的其他組件和電路所產生的噪聲較小。

其他優勢包括通過減少數量,減少電路板的密度和/或減小尺寸,簡化電路板(將雙面SMT轉換為單面SMT)和更簡單的電路功能來提高組裝良率。

使用嵌入式電阻器,可以按照I / O要求的任何方向設計電阻器圖案,或優化間距。也可以為電阻器圖案選擇固定寬度,或者將寬度數量保持*小,然后調整電阻器長度以達到所需的成品電阻器值。

諸如組件焊接過程和/或鉆孔之類的過程可能會對銅和電阻器合金界面之間的區域施加機械應力。焊接會使PCB經受超過200攝氏度的溫度超過一分鐘。因此,供應商很可能會建議在孔和電阻器圖案的起點之間使用較少的銅連接,以確保與這些過程所引起的應力充分隔離。

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