Motorola公司的工程师则使用一种有趣的方法来内置电容器。他们使用由包含钛酸钡的环氧树脂材料制成“Mezzanine”电容器,该材料被涂在电路板上,经过光线照射后分立的电容器就被制作完成了。感光底层的成本增加,但电容的安装成本降低了,所以总的来说最终模块的成本将降低了12%到14%。嵌入式电阻器也采用了这种方法。
经过改进的 设计 尺寸更小,重量更轻,同时与使用表贴元件相比其所占面积减少43%。制作嵌入式无源器件电路的技术被授权给三家 PCB 制造商:AT&S、Wus Circuits和Ibiden。Motorola已经制造了数以百万计的使用了嵌入式无源器件的GSM模块。
嵌入式电阻器
有两种方法制作嵌入式电阻器。Ohmega-Ply已经存在大约有二十年了。它是双金属层结构——铜层与一个薄的镍合金层构成了电阻器元素,它们形成层状的相对于底层的电阻器。然后通过对铜和镍的蚀刻,形成具有铜端子的各种镍电阻。这些电阻器被层压至电路板的内层中。
Ohmega-Ply的电阻范围只能在25~250ohm/square,但将其设计成蜿蜒样式(高长宽比)可获得更高的电阻值。该技术已经被应用于通讯设备中,例如卫星、基站、医疗电子设备、航空电子设备和电脑设备。和嵌入式电容一样,嵌入式电阻也可以节约空间、减少重量和尺寸。同时也可以提升电子性能。举例如图4,该探针卡有超过100个电阻,有6种不同电阻值。可以注意到这些电阻被直接放置在元件管脚的下方以减少信号至电阻的通路长度。图5显示了一个照相电路,其中的电阻形成了一个可变电阻器。值得注意的是每一个电阻的阻值是渐变的,其精度经激光校正可达+/-1%。
第二种制造嵌入式电阻的方法是使用电阻粘剂。它是掺杂有传导性碳或石墨的树脂,以此为填充剂,丝网印刷至指定处,经过处理后层压入电路板内部。电阻由金属化孔或微过孔连接至元件。使用电阻粘剂的技术已经存在了多年,一直受限于其较高的公差和较差的环境特性而未被投入消费应用。新一代的产品已经被开发出来并且具有更好的特性,正在逐步被应用于更多的成熟应用中。
以Siemens公司的产品Simov为例,它是一种基于碳的电阻粘剂,其电阻值范围是20~150ohm/square,在100欧姆以内公差为+/-25%,在100欧姆以上公差为+/-40%。该产品已经应用于汽车产品中了。其生产厂商是InBoard——一家Siemens和Sanmina-SCI的合资公司。 另一种粘剂产品是由Asahi ChEMIcal公司开发的,其电阻值范围是35欧姆到1兆欧姆/square。Motorola克服了使用粘剂最关键的限制因素:由于铜/碳表面被腐蚀导致电阻的漂移。Motorola开发了一种稳定的改进产品,将其置于85%RH/85oC环境中500小时的电阻的漂移小于10%。当被加温时这种改变是变化的,因此不能以此来推定器件在运行时的实际性能。这些电阻器在高温下也同样稳定。将其置于5X回流(峰值温度:220oC)中,然后500个循环的液体间热冲击,导致其阻值的变化小于4%。Motorola在GSM手机模块中使用这些电阻器。
粘剂已经取得了很大的进步,但其公差仍然很大。还有更好的解决技术吗?一些新兴的材料和工艺已经处于不同的开发阶段(表2)。DuPont将印制在铜箔上的高温电阻粘剂烧结成各种电阻器。该层被反压于胶片之上形成FR4的板芯。感光性树脂被应用到铜箔上,经过曝光,显影以及蚀刻形成完全的瓷片电阻器电路。
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