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Blogue PCB - Impact des dispositifs passifs intégrés sur le développement technologique des cartes PCB

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Impact des dispositifs passifs intégrés sur le développement technologique des cartes PCB

2022-02-22
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Author:pcb

La technologie des composants passifs intégrés développée par PCB board Technology peut intégrer de nombreuses fonctions électroniques, a l'avantage de miniaturiser et d'améliorer les performances du système, peut remplacer les composants passifs discrets volumineux. Cet article présente principalement le développement de la technologie des composants passifs intégrés et l'utilisation de la technologie des films minces IPD pour l'usinage des condensateurs, des résistances et des inductances, et discute de l'impact de l'IPD sur le développement de la technologie des cartes PCB. Introduction avec le développement de la technologie électronique, après la préparation des semi - conducteurs du processus micron au processus nanométrique, l'intégration des composants électroniques actifs s'est considérablement améliorée et la demande de composants actifs et passifs a considérablement augmenté. La tendance du marché pour l'électronique est légère, mince et courte. Ainsi, l'amélioration des capacités du procédé semi - conducteur augmente considérablement le nombre d'éléments actifs dans un même volume. En plus de l'augmentation considérable du nombre d'éléments passifs supportés, plus d'espace est nécessaire pour placer ces éléments passifs. Il est donc inévitable que la taille de l'équipement d'encapsulation global augmente, ce qui est très différent de la tendance du marché. Du point de vue des coûts, le coût total est directement proportionnel au nombre d'éléments passifs. Par conséquent, comment réduire le coût et l'encombrement des éléments passifs, voire améliorer leurs performances, sous réserve d'une utilisation intensive des éléments passifs, est une question importante à l'heure actuelle. Un des thèmes. La technologie IPD (Integrated passive Devices) peut intégrer diverses fonctions électroniques telles que des capteurs, des émetteurs - récepteurs RF, des MEMS, des amplificateurs de puissance, des unités de gestion de l'énergie et des processeurs numériques, entre autres, pour fournir des dispositifs passifs intégrés compacts. Les produits IPD ont l'avantage de miniaturiser et d'améliorer les performances du système. Ainsi, qu'il s'agisse de réduire la taille et le poids de l'ensemble du produit ou d'ajouter des fonctionnalités au volume d'un produit existant, la technologie des éléments passifs intégrés peut jouer un rôle énorme. Au cours des dernières années, la technologie IPD est devenue une implémentation importante des systèmes en boîtier (SIP) et l’ipd ouvrira la voie à une multifonctionnalisation intégrée « au - delà de la loi de Moore ». Dans le même temps, l'usinage de la carte PCB peut être introduit dans la technologie IPD, et grâce aux avantages combinés de la technologie IPD, l'écart croissant entre la technologie d'emballage et la technologie de la carte PCB peut être comblé. La technologie des composants passifs intégrés IPD a évolué depuis ses débuts dans le commerce jusqu'à remplacer désormais les composants passifs discrets et a connu une croissance constante, alimentée par des industries telles que ESD / EMI. RF, LED haute luminosité et circuits hybrides numériques.

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2. Introduction à la technologie IPD de film mince selon la technologie de processus peut être divisée en processus de film épais et processus de film mince. Parmi celles - ci, les technologies de procédé à couche épaisse comprennent la technologie LTCC (Low Temperature co - fired Ceramics) à basse température, avec la céramique comme substrat, et les PCB basés sur la technologie HDI High Density Interconnect printed circuit board embedded passive Components (embedded passives). Et la technologie IPD à couche mince, qui utilise les technologies de semi - conducteurs couramment utilisées pour fabriquer des circuits et des condensateurs, des résistances et des inductances. La technologie LTCC utilise un matériau céramique comme base, dans laquelle sont noyés des éléments passifs tels que des condensateurs, des résistances, etc., pour former des éléments céramiques intégrés par frittage, ce qui peut réduire considérablement l'espace des éléments. Cependant, à mesure que le nombre de couches augmente, la difficulté et le coût de fabrication augmentent. Ainsi, les éléments LTCC sont principalement utilisés pour des circuits ayant des fonctions spécifiques; La technologie de carte PCB de HDI Embedded elements est couramment utilisée dans les systèmes numériques, où elle ne convient qu'aux condensateurs de soudage distribués et à la précision faible et moyenne. Résistance, en raison de la taille réduite des éléments, les dispositifs SMT ne sont pas faciles à manipuler avec des éléments trop petits. La technologie de carte de circuit imprimé embarquée, bien que mature, présente de mauvaises caractéristiques du produit et ne peut pas maîtriser les tolérances avec précision, car les composants sont enterrés dans une carte multicouche et il est difficile de remplacer ou de réparer les ajustements après des problèmes. Par rapport à la technologie LTCC et à la technologie des composants embarqués sur carte PCB, la technologie IPD à couche mince pour circuits intégrés offre une grande précision et une grande répétabilité. Ses avantages de petite taille, de fiabilité élevée et de faible coût seront certainement le courant dominant de l'IPD à l'avenir. Cet article présentera principalement la technologie IPD à film mince. État d'avancement de la technologie des composants passifs intégrés en couches minces la technologie IPD en couches minces utilise des procédés en couches minces tels que l'exposition - le développement - le revêtement - la gravure par diffusion. Ce procédé permet de réaliser divers résistances, condensateurs et éléments inductifs, ainsi que des plans de masse à faible inductance et des lignes de transmission reliant les éléments passifs. Les structures en couches minces sont adaptées à la fabrication sur le même matériau de substrat porteur, le procédé devant non seulement répondre aux indicateurs de performance et de précision des composants requis, mais également être peu complexe et nécessiter un nombre de masques (typiquement de 6 à 10). Chaque élément passif occupe généralement une surface inférieure à 1 mm2 afin de pouvoir concurrencer les composants discrets de la technologie de montage en surface en termes de surface et de coût. Selon la structure existante de l'IPD, le fabricant de développement introduit ce qui suit: (1) telephus l'IPD développé par telephus utilise un procédé en cuivre épais qui peut améliorer les performances des lignes avec seulement des éléments passifs. La réduction des coûts et des dimensions telles que les filtres et les séparateurs, les couches métalliques épaisses en cuivre (10 mm) et les surfaces isolantes en silicium confèrent aux systèmes de communication sans fil et aux modules RF intégrés des performances élevées, avec des matériaux à faible teneur en K adaptés pour réduire les capacités parasites entre les couches métalliques. (2) la technologie de film mince d'imecimec utilise également le cuivre galvanisé comme fil de connexion, le BCB comme couche diélectrique et la couche ni / au comme métal pour la surface de connexion finale, en utilisant jusqu'à 4 couches métalliques. (3) Les résistances IPD développées par la société Dai Nippon sont principalement Ti / CR et les condensateurs forment Ta2O5 par anodisation. L'inducteur est conçu avec une ligne microruban et un inducteur en spirale. (4) sychip l'IPD développé par sychip utilise le Tasi comme matériau résistif, le matériau diélectrique du condensateur est le Si3N4, l'électrode supérieure est l'Al et l'électrode inférieure est le Tasi, l'inductance et le matériau du circuit sont tous deux en aluminium. Certaines entreprises utilisent le procédé MEMS pour développer l'IPD. Structure et processus de la technologie des éléments passifs intégrés au film mince la différence entre le processus de film mince et le processus de film épais réside dans l'épaisseur du film résultant. Généralement, l'épaisseur d'un film dit épais est supérieure à 5 isla¼ M ~ 10 isla¼ M, tandis que l'épaisseur du processus de film mince est d'environ 0,01 isla¼ M ~ 1 Isla. Si des résistances, des condensateurs et des inductances sont formés simultanément à l'aide d'un procédé à couche mince, différents procédés et matériaux sont nécessaires pour les fabriquer. La technologie des couches minces est appliquée au processus de fabrication de circuits intégrés à semi - conducteurs, et le développement technologique est assez mature. Ainsi, lors de l'intégration d'un processus, il suffit de prêter attention à la compatibilité des matériaux entre les différents composants pour réaliser la conception du processus. En général, les éléments passifs intégrés IPD en couches minces peuvent être fabriqués sur différents substrats en raison de différentes applications de produits. Le substrat peut être choisi parmi une plaquette de silicium, un substrat céramique d'alumine et un substrat de verre. La technologie d'élément passif d'intégration de film mince IPD peut intégrer des résistances de film mince, des condensateurs et des inductances ensemble, et ses développements technologiques de processus comprennent: technologie de processus de lithographie, technologie de processus de dépôt de film mince, technologie de processus de gravure, technologie de processus de placage, technologie de processus de placage chimique. Outre l'intégration des éléments passifs, le procédé des éléments actifs peut également être incorporé sur une plaquette de silicium, intégrant les éléments passifs avec le circuit des éléments actifs pour des exigences multifonctionnelles. (1) Traitement des résistances en couches minces les résistances en couches minces sont généralement fabriquées par un procédé de pulvérisation cathodique, un matériau résistif est galvanisé sur un substrat isolant, puis le motif résistif est traité à l'aide d'une colle photolithographique et de techniques de gravure pour obtenir la valeur de résistance de la conception. Dans l'application des matériaux, il est nécessaire de prendre en compte TC