2025-07-09
Источник изображения: Интернет
Содержимое
Ключевые моменты.
1Встроенные пассивные компоненты (резисторы и конденсаторы) интегрируются непосредственно во внутренние слои ПКБ, исключая необходимость установки поверхности.
2Они позволяют сэкономить 30-50% пространства, уменьшить потерю сигнала и улучшить надежность высокочастотных устройств, таких как базовые станции 5G.
3Углеродная паста и керамические материалы являются основой для встроенных резисторов и конденсаторов соответственно.
4Аэрокосмическая и телекоммуникационная промышленность полагаются на встроенные пассивы для минимизации количества компонентов и повышения долговечности.
Необходимость миниатюризации: почему встроенные пассивы важны
Поскольку электронные устройства стремятся к более высоким частотам и меньшим форм-факторам, традиционная поверхностная технология (SMT) сталкивается с ограничениями.SMT-резисторы и конденсаторы занимают ценную недвижимость PCBВ 5G-системах, работающих на частотах мм-волн,Даже крошечные паразитарные индукции от поверхностных компонентов могут нарушить целостность сигналаАналогичным образом, аэрокосмическая электроника требует уменьшения веса и меньшего количества внешних компонентов, чтобы выдержать экстремальные вибрации.Встроенные пассивные компоненты решают эти проблемы, становясь "невидимыми" внутри ПКБ, что позволяет создавать более плотные и надежные конструкции.
Что такое пассивные компоненты?
Встроенные пассивы - это резисторы и конденсаторы, изготовленные непосредственно в слоях субстрата ПКБ во время производства, а не установленные на поверхности.
интеграция происходит на ранних этапах процесса производства ПХБ:
Встраивание резистора: Резистивный материал (например, углеродная паста) печатается или выгравируется на внутренние слои, а затем лазерно обрезается для достижения точных значений сопротивления.
Встраивание конденсатора: тонкие керамические слои или полимерные пленки помещаются между проводящими плоскостями, чтобы сформировать конденсаторы в стекле PCB.
Устраняя внешние компоненты, встроенные пассивы уменьшают общую толщину ПХБ и упрощают сборку.
Материалы и производство встроенных резисторов и конденсаторов
Тип компонента
|
Основной материал
|
Производственный процесс
|
Ключевые свойства
|
Встроенный резистор
|
Углеродная паста, никель-хром (NiCr)
|
Скрайное печать, лазерная подстрижка
|
Настраиваемое сопротивление (10Ω1MΩ), стабильное при высоких температурах
|
Встроенный конденсатор
|
Керамические (BaTiO3), полимерные пленки
|
Ламинация слоев, проводящая покрытие
|
Высокая плотность емкости (до 10nF/mm2), низкий ESR
|
Углеродная паста предпочтительна из-за своей экономичности и простоты интеграции в стандартные рабочие процессы ПКБ.
Конденсаторы на основе керамики обеспечивают превосходную частотную стабильность, что имеет решающее значение для применения 5G и радаров.
Преимущества по сравнению с традиционными пассивными устройствами
Эффективность использования пространства: встроенные пассивы освобождают 30-50% площади поверхности, что позволяет использовать более мелкие устройства, такие как компактные модули 5G.
Целостность сигнала: более короткие пути тока уменьшают паразитическую индуктивность и емкость, минимизируя потерю сигнала в системах высокой частоты (28 ГГц +).
Надежность: Устранение сварных соединений уменьшает риск отказа от вибрации (критически важно для аэрокосмической отрасли) и теплового цикла.
Более низкие затраты на сборку: меньшее количество компонентов SMT сокращает время сбора и размещения и обработку материалов.
Критические приложения в 5G и аэрокосмике
Базовые станции 5G: активные антенные блоки (AAU) используют встроенные пассивы для достижения высокой плотности компонентов, необходимой для формирования луча, одновременно минимизируя задержку сигнала в мм-волновых приемниках.
Аэрокосмическая электроника: спутники и авионика полагаются на встроенные пассивы для уменьшения веса и устранения внешних компонентов, которые могут выйти из строя в среде с высоким уровнем радиации или вибрации.
Медицинские устройства: имплантируемые мониторы используют встроенные пассивы для достижения миниатюризации и биосовместимости.
Встроенные и поверхностно установленные пассивы: сравнительная таблица
Фактор
|
Встроенные пассивы
|
Пассивные материалы, установленные на поверхности
|
Использование пространства
|
На 30-50% меньше площади
|
Занимать ценную недвижимость PCB
|
Потеря сигнала
|
Минимальный (короткие пути тока)
|
Более высокие (длинные следы, паразитические эффекты)
|
Надежность
|
Высокий (без сварных соединений)
|
Более низкий (риск усталости при сварке)
|
Использование частоты
|
Отлично (до 100 ГГц)
|
Ограниченная паразитарной индуктивностью
|
Гибкость проектирования
|
Требует раннего планирования интеграции
|
Легко заменить/изменить
|
Стоимость
|
Высшее начальное НРЭ
|
Ниже для малого объема производства
|
Проблемы и соображения по дизайну
Сложность проектирования: встроенные пассивы требуют предварительного планирования во время проектирования стека PCB, ограничивая модификации на поздней стадии.
Затраты: первоначальные затраты на инструменты и материалы выше, что делает встроенные пассивы более жизнеспособными для производства больших объемов.
Сложность испытаний: Невидимые для стандартной проверки, встроенные компоненты требуют расширенного тестирования (например, TDR для резисторов, LCR-измерители для конденсаторов).
Будущие тенденции внедренной пассивной технологии
Более высокая интеграция: новые методы направлены на встраивание индукторов рядом с резисторами и конденсаторами, что позволяет полностью интегрировать радиочастотные модули.
Умные материалы: самовосстанавливающиеся резистивные пасты могут восстановить незначительные повреждения, увеличив срок службы ПКБ в суровой среде.
Дизайн на основе искусственного интеллекта: инструменты машинного обучения оптимизируют пассивное размещение для минимизации помех сигнала в сложных устройствах 5G и IoT.
Часто задаваемые вопросы
Могут ли встроенные пассивы быть отремонтированы?
Нет, их интеграция во внутренние слои делает невозможным их замену, что подчеркивает необходимость строгих испытаний во время производства.
Какая максимальная емкость достижима с встроенными конденсаторами?
Нынешние встроенные конденсаторы на основе керамики достигают до 10 нФ/мм2, подходящие для разъединения в высокоскоростных интегральных интегралах.
Могут ли встроенные пассивные компоненты заменить все установленные на поверхности?
Никакие высокомощные резисторы или специализированные конденсаторы все еще не требуют поверхностного монтажа.
Встроенные пассивные компоненты представляют собой тихую революцию в проектировании печатных плат, обеспечивая "невидимую" инфраструктуру, которая обеспечивает электроника следующего поколения.их роль в сбалансировании миниатюризации, производительность и надежность будут только становиться все более критичными.
Отправьте запрос непосредственно нам