Technology options for embedding low-profile electronic components in printed circuit boards

Abstract

In order to improve the overall characteristics of printed circuit boards, two technologies for the formation of multilayer printed circuit boards have been developed — with the embedding of low-profile electronic components in a layer of fiberglass and a monolithic layer of polyimide, provided that they are assembled without soldering and welding. The indicators for quantitative evaluation of printed circuit boards with embedded electronic components and their comparison both among themselves and with printed circuit boards without embedded electronic components are proposed.

Друковані плати (ДП) з вбудованими електронними компонентами є більш складними конструкціями у порівнянні зі звичайними багатошаровими ДП, але, без сумніву, мають переваги і перспективи при вирішенні проблем мікромініатюризації електронних пристроїв. Технології для їх реалізації постійно розвиваються, а також, що особливо важливо, збільшується номенклатура електронних компонентів (ЕК), адаптованих для вбудовування. Вбудовані електронні компоненти — це компоненти, розташовані всередині, як правило, багатошарової структури ДП. Вони можуть бути двох типів: сформовані — це ЕК, які створюються у процесі виготовлення ДП на її внутрішніх шарах (можуть бути тільки пасивними); вставлені — це незалежно виготовлені дискретні компоненти, які розміщують на внутрішньому шарі ДП в процесі її виготовлення чи збірки (можуть бути як пасивними, так і активними, мають невеликі розміри, в першу чергу товщину). У даній роботі з метою покращення габаритних характеристик друкованих плат розроблено технології утворення багатошарових ДП з вбудованими низькопрофільними (НП) електронними компонентами у шар склотекстоліту та у монолітний шар полііміду, які монтуються без паяння та зварювання. Перший спосіб вбудовування відрізняється від відомих тим, що компоненти розміщуються не у сполучному шарі, а займають об’єм безпосередньо у шарі склотекстоліту. При використанні другої технології внутрішній шар із вбудованими ЕК є однією монолітною конструкцією, яка утворюється за допомогою заливання форми з встановленими НП ЕК поліімідним лаком з подальшою його полімеризацією та виконанням провідникового рисунку на цій плівці. Обидва способи дозволяють покращити габаритні характеристики друкованих плат з вбудованими електронними компонентами і можуть конкурувати із відомими технологіями. Крім того, для кількісного оцінювання різних конструкторсько-технологічних рішень ДП в роботі запропоновано показники, які можуть допомогти при проведенні досліджень ДП із вбудованими ЕК для подальшого їх розвитку.

Печатные платы (ПП) со встроенными электронными компонентами являются более сложными конструкциями по сравнению с обычными многослойными ПП, но, без сомнения, имеют преимущества и перспективы при решении проблем микроминиатюризации электронных устройств. Технологии для их реализации постоянно развиваются, а также, что особенно важно, увеличивается номенклатура электронных компонентов (ЭК), адаптированных для встраивания. Встроенные электронные компоненты — это компоненты, расположенные внутри, как правило, многослойной структуры ПП. Они могут быть двух типов: сформированные — это ЭК, которые создаются в процессе изготовления ПП на ее внутренних слоях (могут быть только пассивными); вставленные — это независимо изготовленные дискретные компоненты, которые размещают на внутреннем слое ПП в процессе ее изготовления или сборки (могут быть как пассивными, так и активными, имеют небольшие размеры, в первую очередь толщину). В данной работе с целью улучшения габаритных характеристик печатных плат разработаны технологии образования многослойных ПП со встроенными низкопрофильными (НП) электронными компонентами в слой стеклотекстолита и в монолитный слой полиимида, которые монтируются без пайки и сварки. Первый способ встраивания отличается от известных тем, что компоненты размещаются не в связующем слое, а занимают объем непосредственно в слое стеклотекстолита. При использовании второй технологии внутренний слой со встроенными ЭК является одной монолитной конструкцией, которая образуется с помощью заливки формы с установленными НП ЭК полиимидной лаком с последующей его полимеризацией и выполнением проводникового рисунка на этой пленке. Оба способа позволяют улучшить габаритные характеристики печатных плат со встроенными электронными компонентами и могут конкурировать с известными технологиями. Кроме того, для количественной оценки различных конструкторско-технологических решений ПП в работе предложены показатели, которые могут помочь при проведении исследований ПП со встроенными ЭК для дальнейшего их развития.