嵌入式电阻需求在mmWave的商业应用中不断增长

嵌入式无源元件是内置在PCB基板内部铜层中的组件。特别地，嵌入式贴片电阻器已成为复杂的商用雷达，天线和传感器的标准配置。本文简单介绍当前和未来应用中嵌入式电阻器的增长。

似乎每天都在对无源元件能否成功解决新应用程序带来的设计问题进行另一项考验。

例如，随着用于5G，汽车和其他应用的通信网络继续向毫米波频率发展，嵌入式无源技术已在国防和航空航天工业中可靠使用了20多年，现在可能是电子领域的一项重要创新。设计。

嵌入式无源器件是内置在PCB基板内部铜层中的电阻器或电容器。特别地，嵌入式电阻器已成为复杂的商用雷达，天线和传感器的标准配置。移动设备为外壳内的IC留出的可用空间较小，因为无源和有源部件需要足够的空间来运行，而又不降低印刷电路板的完整性。为了解决这个问题，电阻器以及较小程度的嵌入式电容器和电感器将被嵌入到印刷电路板中。

嵌入式电阻器非常适合满足当前和未来电子封装的这些新设计，新材料和更高的性能要求（例如高频响应和减小外形尺寸）带来的挑战。它们具有许多令人希望的好处，其中包括更高的封装密度，消除电阻器组装功能，减轻重量以及减少与分立芯片相关的寄生电感和电容。

天线技术中的应用

相控阵天线，包括用于智能手机和其他移动设备的5G新型无线电（NR）mmWave和6 GHz以下RF模块，已开发出包括封装天线（AiP）和封装天线（AoP）技术的相控阵天线。这些mmWave天线模块以非常紧凑的尺寸提供了跨多个频段的功能，非常适合集成到移动设备中。

其他应用包括高频雷达，电源，计算机视觉以及具有可靠性和/或热量限制的应用，例如下一代汽车部件。

毫米波的主要驱动力之一是较低频带的拥塞（与低GHz频带相比，毫米波由于波长小和天线比例小而具有更大的带宽，更少的干扰和更大的天线增益/单位面积）。在汽车和安全应用中，mmWave能够穿透雾气（ADAS）和衣服（武器检测）的能力也是一项优势。

设计工程师可用的天线接口技术选择之一是具有嵌入式无源元件的薄膜技术（薄膜电阻）。嵌入式无源元件具有很高的可靠性，部分原因是在PCB层压过程中采取了积极的密封措施。

PCB设计注意事项

对于任何给定的PCB设计，“必不可少”的清单包括更严格的布线，更高的层数，更大的组件表面积以及尽可能低的插入损耗和衰减特性。

众所周知，SMT无源组件技术是可靠的并且可以紧凑。但是，通过为更高级别的组件和模块保留关键的表面安装空间，嵌入式无源器件有助于实现*佳的PCB占用率。

借助更紧凑的布线设计，嵌入式组件使设计人员能够创建尺寸更小的PCB /封装，并具有更好的信号完整性。通过从电路板上移除分立的SMT，互连走线和过孔将占用更少的空间。然后，制造商可以添加其他功能或减小PCB的尺寸，以用于较小的应用和设备。

在大多数数字电子设计中，将电阻器放置在尽可能靠近引脚/输出的位置也可确保*佳信号完整性。嵌入式无源元件还通过安装更少的组件而简化了组装，从而增加了功能和/或减小了总的电路板面积。

例如，由于嵌入式电阻器的薄膜特性（薄膜电阻型号），该组件可以掩埋在印刷电路板的内层和外层中，而无需增加板的厚度或以分立电阻器的方式占用表面空间。这种类型的电阻器成为标准印刷电路板层上蚀刻和印刷电路的一部分，因为它消除了对焊接点的需求。

嵌入式电阻的优势

可以将嵌入式电阻器技术放置在集成电路的引脚下方，以避免电感并确保更好的电气性能。电气优势包括减少串扰，噪声和EMI（这后一项将影响印刷电路板的功能），以及改善的阻抗匹配和更短的信号路径（不增加通孔），从而改善了信号完整性和成本/性能。比率。

减小的串联电感消除了SMT器件的电感。PCB设计的优势包括增加的有源组件密度和减小的外形尺寸。消除了过孔，从而提高了接线能力。由于消除了焊点，因此提高了可靠性。而且，嵌入式电阻器可以减小寄生电容（这可以改变电路的输出），并且通常，PCB附近的其他组件和电路所产生的噪声较小。

其他优势包括通过减少数量，减少电路板的密度和/或减小尺寸，简化电路板（将双面SMT转换为单面SMT）和更简单的电路功能来提高组装良率。

使用嵌入式电阻器，可以按照I / O要求的任何方向设计电阻器图案，或优化间距。也可以为电阻器图案选择固定宽度，或者将宽度数量保持*小，然后调整电阻器长度以达到所需的成品电阻器值。

诸如组件焊接过程和/或钻孔之类的过程可能会对铜和电阻器合金界面之间的区域施加机械应力。焊接会使PCB经受超过200摄氏度的温度超过一分钟。因此，供应商很可能会建议在孔和电阻器图案的起点之间使用较少的铜连接，以确保与这些过程所引起的应力充分隔离。