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(多图) 集成无源元件对PCB技术发展的影响

/?? 2014年02月14日 ?? 收藏0
集成无源元件技术可以集成多种电子功能,具有小型化和提高系统性能的优势,以取代体积庞大的分立无源元件。文章主要介绍了集成无源元件技术的发展情况,以及采用IPD薄膜技术实现电容、电阻和电感的加工,并探讨了IPD对PCB技术发展的影响。

1 引言

随着电子技术的发展,半导体从微米制程进入纳米制程后,主动式电子元件的集成度随之大幅提升,相对搭配主动元件的无源元件需求量更是大幅增长。电子产品的市场发展趋势为轻薄短小,所以半导体制程能力的提升,使相同体积内的主动元件数大增,除了配套的无源元件数量大幅增加,也需要有较多的空间来放置这些无源元件,因此必然增加整体封装器件的体积大小,这与市场的发展趋势大相径庭。从成本角度来看,总成本与无源元件数量成正比关系,因此在大量无源元件使用的前提下,如何去降低无源元件的成本及空间,甚至提高无源元件的性能,是当前最重要的课题之一。

IPD(Integrated Passive Devices集成无源元件)技术,可以集成多种电子功能,如传感器、射频收发器、微机电系统MEMS、功率放大器、电源管理单元和数字处理器等,提供紧凑的集成无源器件IPD产品,具有小型化和提高系统性能的优势。因此,无论是减小整个产品的尺寸与重量,还是在现有的产品体积内增加功能,集成无源元件技术都能发挥很大的作用。

在过去的几年中,IPD技术已经成为系统级封装(SiP)的一个重要实现方式,IPD技术将为“超越穆尔定律”的集成多功能化铺平道路;同时,PCB的加工可以引入IPD技术,通过IPD技术的集成优势,可以弥合封装技术和PCB技术之间不断扩大的差距。

IPD集成无源元件技术,从最初的商用技术已经发展到目前以取代分立无源元件,在ESD/EMI、RF、高亮度LED和数字混合电路等行业带动下稳步增长。

2 薄膜IPD技术介绍

IPD技术,根据制程技术可分为厚膜制程和薄膜制程,其中厚膜制程技术中有使用陶瓷为基板的低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-firedCeramics)技术和基于HDI高密度互连的PCB印制电路板埋入式无源元件(Embedded Passives)技术;而薄膜IPD技术,采用常用的半导体技术制作线路及电容、电阻和电感。

LTCC技术利用陶瓷材料作为基板,将电容。电阻等被动元件埋入陶瓷基板中,通过烧结形成集成的陶瓷元件,可大幅度缩小元件的空间,但随着层数的增加,制作难度及成本越高,因此LTCC元件大多是为了某一特定功能的电路;HDI埋入式元器件的PCB技术通常用于数字系统,在这种系统里只适用于分布装焊的电容与中低等精度的电阻,随着元件体积的缩小,SMT设备不易处理过小元件。虽然埋入式印刷电路板技术最为成熟,但产品特性较差,公差无法准确把握,因为元件是被埋藏在多层板之内,出现问题后难以进行替换或修补调整。相比LTCC技术和PCB埋置元器件技术,集成电路的薄膜IPD技术,具有高精度、高重复性、尺寸小、高可靠度及低成本等优点,未来势必成为IPD主流,本文将主要就薄膜IPD技术进行介绍。


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