嵌入式 PCB：为现代可穿戴设备赋能的紧凑可靠系统
因对更小可穿戴电路的高需求，嵌入式系统销量稳步增长。此外，嵌入式系统能创建标准 PCB 无法处理的更复杂应用。什么能驾驭嵌入式系统之力？简单：嵌入式 PCB。这些板卡使用嵌入式元件降低信号完整性丢失风险。
但这不是全部。还有很多关于嵌入式系统及其工作原理的知识。继续阅读，了解嵌入式 PCB 及影响嵌入式系统的挑战。
什么是嵌入式元件
带元件的嵌入式 PCB
探讨嵌入式元件前，先回顾嵌入式系统概念。核心思想：在保持高完整性和性能前提下减小电路板尺寸。嵌入式 PCB 将元件埋入板层内，这些嵌入式元件增强嵌入式系统性能。使用嵌入式元件方式多样，使用方式影响制造工艺。初期 PCB 制造和元件放置是分离的制造商需分别处理的概念。现在工艺不再截然不同，可设计制造带嵌入式元件的板卡。添加嵌入式元件两种方式：
- 创建开放腔体放置嵌入式元件，元件在成品可见
- 将元件嵌入内层，电路隐藏
详细看嵌入式元件类型。注：嵌入式元件通常分两类——有源器件和无源器件。
嵌入式电阻
嵌入式电阻是无源器件，可提升电子性能。将离散器件从 PCB 表面移走，为其他元件腾出表面空间。但嵌入式电阻需特定公差和功率额定值，否则烧毁失效。且无需焊点或 SMT 过孔，提高 PCB 可靠性和信号布线。
嵌入式电感
嵌入式电感存储供能并平衡电路电流。标准电感制造复杂，嵌入可节省 PCB 表面空间。
嵌入式电容
嵌入式电容不同，使用铜箔覆层板。但这些层压板消除了 PCB 上添加去耦电容的需要。嵌入式电容是位于两铜层间的薄介质材料，因高容性密度充当去耦电容。
如何为嵌入式系统设计 PCB 组装
PCB 组装
为嵌入式系统设计 PCB 棘手。以下技巧助你打造优秀嵌入式 PCB 设计。
明确需求
核心问题：你想用 PCB 达成什么？由此知晓必要需求。考虑 PCB 如何与嵌入式系统其他区域交互及尺寸，这两因素影响组装复杂度。
构建原理图
PCB 原理图
需求确定后转化为原理图规格。构建原理图包括选型合适单片机和其他元件，绘制制造商放置位置图。单片机对嵌入式系统至关重要，选型须考虑外设和处理速度。
选择合适的自动化设计软件
设计自动化软件
需合适设计自动化软件放置原理图信息，软件整合生成 CAD 文件指导 PCB 组装过程。
选择制造工艺
前期需求决定 PCB 制造工艺。其他影响因素：时间框架和预算。
确定测试类型
最后选择 PCB 测试。对组装过程至关重要，确保设计达标。制造商必须批准前测试设计功能性。注：可选不同测试确保设计满足标准要求。
元件嵌入式印制电路板组装工艺
组装好 PCB
元件嵌入技术涉及安装。两种安装类型：通孔和焊盘安装。详细看：
通孔安装
通孔安装涉及裸片安装和芯片安装两工艺。裸片安装用导电胶或镀通孔选项。芯片安装提供类似选项。
焊盘安装
焊盘安装同样含裸片和芯片安装，但相似到此结束。裸片法用倒装或引线键合工艺。嵌入元件前须选定工艺。芯片安装法采用导电树脂或波峰焊选项。
PCB 中嵌入式元件组装程序
嵌入裸片元件选对键合工艺关键。若元件为模塑封装、PD、WLCSP，可用超声波键合和 ESC (环氧封装焊料连接)。AD 安装最好用导电树脂焊料或波峰焊。带焊盘嵌入式元件组装程序：
- 先了解不同设计工艺程序，获取有源器件可行性和 SMD 嵌入，注意走线设计
- 双层板先制造双层基板再涂覆锡膏
- 波峰焊和 IC 组装后进行中间层叠和绝缘填充，最后顶层叠层热压
腔体组装元件最棘手，可能面临导致高焊接空洞的问题。但可用以下工作流避免此类问题，特别是锡膏印刷或真空波峰焊技术时：
工作流程
影响嵌入式 PCB 设计的因素
构建嵌入式系统前需考虑因素：
PCB 尺寸
大小 PCB 尺寸
PCB 尺寸主导设计结构。尺寸须匹配所用元件，正确尺寸允许正确放置避免过热。
热管理
大电流应用有过热问题。可增加走线厚度或创建铜平面提升板卡散热。
元件布局
元件布局良好的板卡
PCB 设计需元件布局规则。嵌入式 PCB 最好避免重元件靠近边缘，置于板卡两侧。电源器件勿集中一区，均匀分布获更好散热。
嵌入式 PCB 优势
增强散热
嵌入式系统散热能力强，防过热。
成本低
嵌入式 PCB 具成本效益，因单芯片紧凑设计。
严格设计参数
嵌入式 PCB 有预定义参数。可微调扩展适配设计，但仅限扩展和添加形式。
嵌入式系统设计挑战
嵌入式系统每个设计阶段须密切关注，否则面临挑战。制造前可快速修复设计，制造后缺陷可能导致昂贵返工。挑战包括：
- 无表面空间放置其他元件
- 硬件测试挑战
- 封装和集成挑战
- EMI 辐射
- 过热
- 高功耗
- 无法保持有效性
结语
嵌入式 PCB
嵌入式 PCB 用途广泛，可用于军事、消费电子、航天等应用。这些板卡虽微型却能提供高性能高密度。嵌入式元件节省表面空间用于更复杂设计系统。虽有挑战，但仔细设计 PCB 确保制造前万无一失即可规避。想制造嵌入式 PCB 请联系我们，提供最佳 PCB 服务。
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