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主题：【讨论】埋入式技术有前途吗 -- 编程浪子叶开
家园 【讨论】埋入式技术有前途吗 公司最近在做一个大项目，线路板的埋入式技术的研究，由于我可能要调过去参加这个项目，所以很没底，请跟电子行业相关的各位大牛小牛踊跃发言，埋入式技术有前途吗？
我现在看到的是，真正的应用目前很少，主要就是埋电容，主要是用平面电容代替分离的去耦电容，还有就是埋电阻、埋电感，日本有企业直接埋入分离式器件，不过应用很难。
目前最大的困难是三点，一是国内起步比较晚，韩国的三星、日本的松下、索尼等大公司已经提前埋下了很多的专利地雷，绕过去比较难，不绕就有交专利费。只是在国内申请的这方面的专利就有大概100篇左右，路基本上堵死了。二是应用前景的问题，埋入式是个广泛的概念，哪种更有前景一些，那些产品会用到，或者说必定会用到这是一个未知数。一般国内的企业对这种新技术不到逼不得已不会用，国外的企业倒是用得多，但是潜在风险太大，万一由于质量问题导致赔款，那就是大麻烦了。这其实也是第三问题，质量风险如何控制。
有些河友可能不了解，后面转载一篇介绍性的文章
埋入式元件电路板可提高封装的可靠性，并降低成本发布: 2009-8-3 | 作者: | 来源:
把大量可埋入的无源元件埋入到印制电路板内部中，就可以缩短元件相互之间的线路长度，改善电气特性，提高有效的印制电路板封装面积，减少大量的印制电路板板面的焊接点，从而提高封装的可靠性，并降低成本。
随着便携电子产品和高速收发信息数字产品的骤增，高密度封装技术越来越显示出其重要性。其主要作用就是能使复杂的电子产品小型、轻量、薄型及高性能、高功能化。为了不断满足这一发展趋势的需求，电子元件更加趋向于超小型和超薄型，印制电路板更加趋向于高精密图形和薄型多层化。要在这样的印制电路板板面上布置安装大量的元件越来越困难，目前，在一般关于印制电路板组装的各种电子元件中无源元件占大多数，无源元件数量与有源元件数量比率为(15～20)∶1，随着IC集成度的提高及其I/O数的增加，无源元件数量还会继续迅速增加。因此，把大量可埋入的无源元件埋入到印制电路板内部中，就可以缩短元件相互之间的线路长度，改善电气特性，提高有效的印制电路板封装面积，减少大量的印制电路板板面的焊接点，从而提高封装的可靠性，并降低成本。所以内埋元件是非常理想的一种安装形式和技术。
电子元件常划分为无源元件和有源元件两大类。目前由于埋入有源元件的制造技术还处在积极开发阶段，距实用尚有一定距离，因此本文仅简要介绍埋入式无源元件（电阻、电容、电感等）的相关技术。
埋入式无源元件使有源元件自由度提高
所谓“埋入式无源元件”制造技术主要是结合多层的内层工艺技术，以蚀刻或印刷法将电阻、电容、电感做在内层板上，然后经压合及多层板制作工艺流程埋入板内部，用来取代面板上所需的焊接无源元件，使有源元件组装及布线自由度得以提高。
埋入电阻用材料都是高电阻率的材料，并能制作成各种形状和不同电阻值的平面电阻。电阻材料有镍磷合金、非金属材料(如碳、石墨、金刚粉)，也可以是金属粉和非金属填料(如硅微粉、玻璃粉)与树脂粘接、分散剂、溜平剂等调制而成浆料(油墨)的复合物。
以下仅就目前采用比较普遍的埋入电阻技术作简要介绍。
1.蚀刻合金金属的电阻技术。该技术是首先采用电镀或溅射在粗化铜箔面形成电阻合金属层(如镍磷合金Nip、镍铬合金NiCr、钽氮合金TaN、铬硅合金CrSi、钛钨合金TiW等)，然后使之与其他介质材料形成制作内层的覆箔层压板。在制作线路时，利用多次曝光及蚀刻技术，在特定位置形成所需的薄膜电阻。其工艺流程如下：
板面清洁处理→贴膜→曝光→显影→蚀刻铜→蚀刻镍磷合金(或NiCr、RaN等)→去膜→氧化→二次贴膜→二次曝光→二次显影→去氧化→二次蚀刻铜→二次去膜→检测。
2.印刷方式埋入电阻技术。又有丝网印刷低温固化的电阻油墨(如碳粉、石墨粉与树脂酚醛树脂、环氧树脂等)和印刷低温烧结浆料埋入电阻的方法。
3.电镀和溅射埋入电阻的技术采用电镀方法和真空溅射的方法形成或埋入电阻，即在完成内层芯板电路图形后，采用掩膜(抗蚀、抗电镀剂)，露出用于电镀沉积电阻性金属(如镍磷合金)或真空溅射沉积电阻材料的窗口，通过控制电镀参数或真空溅射参数来控制电阻层厚度，电镀或溅射的埋入电阻的尺寸和形状通过“窗口”来控制。
4.喷墨打印埋入电阻技术，这是近几年发展起来的一种先进技术，利用喷墨打印机原理，采用适合于喷墨打印的电阻性油墨，打印形成埋入电阻。这种技术具有多方面的优势，尤其是加工过程不产生化学性废水，是环境友好型新技术。
关于埋入电容技术。
埋入电容工艺有采用介电体膜的方法，有形成厚膜或薄膜介电体方法和采用介电常数大的高温烧结厚膜膏的方法。
关于埋入电感器。
埋入电感器是通过蚀刻铜箔或者镀铜形成螺旋状、弯曲等形状，或者利用层间导通孔形成螺旋多层结构。其特性取决于基材和图形形状等的结构。目前的电感值仅有几十纳享左右。现在仍以应用高频模块为主。目前正在研究开发树脂与亚铁酸盐等磁性粉末混合构成的薄膜以及寻找利用纳米粉末低温烧结的可能性。
硅芯片上集成无源元件面市
最近硅芯片上集成无源元件的芯片已上市。这种硅芯片(IPD：IntegratedPassiveDevice)是利用半导体的微细加工技术，在Si表面的SiO2绝缘薄膜上形成电容C、电阻R、电感 L。一个芯片可以集成30个以上无源元件，厚度仅达到50μm甚至更薄，电阻值1Ω～100kΩ，电容5PF～500PF，可以作为埋入元件应用。
近来为解决内埋元件散热问题，又开发出了一种中空结构铜芯的内埋元件基板。这种内埋元件基板是将电子元件(无源元件、有源元件) 埋置于所形成的中空结构铜芯内。具体加工方法是在基板芯材用树脂粘贴两枚电解或压延铜箔，电子元件埋置于上下层铜箔所形成的中空内并用树脂固定，采用镀铜形成布线实现与内埋元件的电气连接。这种内埋元件基板可以提高散热性能，降低电磁干扰。另外，由于是利用镀铜实现电子元件的互连，与传统的互连方式相比较，热冲击时铜的相对塑性应变量小，有助于确保产品可靠性。
内置元件基板市场将不断扩大
预计内置元件基板市场会不断扩大，内埋元件所需材料、相应元件形状、封装工艺以及封装设备的开发、检查、修补和基础设施的配备是很重要的。其中，埋置元件的主机板、载板、模块板、IPD(集成无源元件)等的电路分割，相互之间的电极布置等对电路特性、封装效果、封装可靠性等的影响甚大，所以，从材料到系统的综合设计，包括电、机械、热可靠性在内的模拟方法的研究是必须的。而且，从材料厂到印制电路板和封装厂家，即上下游的协作体制也是不可缺少的。
综上所述，目前印制电路板封装开始出现新的动向，这里蕴藏着产业结构和行业结构重大变革的可能性，因此，我们的印制电路生产企业应随时掌握动向，适时采取相应措施。
这篇文章属于说的比唱的好听那种，实际完全不是这样的。所谓降低成本，增加可靠性只是一厢情愿而已。
家园 探讨下IC、封装、PCB 能放进IC的尽量放进去了，现在很多IC的外围元件非常少了，
需要的也都是大电容、大电感之类的元件，这个比较难做太小吧。
把这些分立元件做到封装里面是不是也是一种思路？
相对来讲，PCB这边能达到的面积减少是不是就比较有极限了。
且IC这边也是多颗IP整合在一起的趋势，也许以后就是一个电脑就1颗IC了，所以连PCB需求量可能都会减少，何况这种锦上添花的技术？
抛砖引玉，跟大家讨论下。
家园 我们公司尝试过，无疾而終。两点原因，这儿都有人提到 为了新技术而新技术，对商业公司来说是无法持续的，成功的关键是这项新技术能解决什么真正问题。
电路板缩微是这个电路板嵌入技术能解决的问题，下面河边驴兄说的很好。但是目前来说有多少电子企业有如此巨大的压力去小到01005封装以下？我不是做电子消费产品的，不好轻易猜测，但是我的直觉是这个电路板嵌入技术是电子技术发展史上的尼安德特人，是旁支。除非贵公司是华为飞利浦之类规模，不然的话还是留给苹果诺基亚他们去长线研究吧。真正实效好的话别人跟起来很容易。
我们组小规模尝试过，最少三年以前的事，（可见此项技术也没那么新）。我们做工业产品的，电路板面积大，用0402（英制）都是最近的事。这个实验对我们来说，就是每块电路板多花20%左右的采购价，换来SMT少打若干个小电阻，电阻多钱一个？不到一美分，很不划算。
我要说的另一点原因你自己在下面提到，SMT电阻有问题，手工焊接rework很容易，可要是用嵌入技术，整块板子就要报废。成本区别很大。
家园 谈谈自己的看法 看了你贴的文章，主要是应用于PCB领域的埋入式技术。这一块儿属于民用消费品领域，应用频率大都低于几百兆赫兹。我比较了解的是应用于高频几个G赫兹以上的埋入式技术，即所谓的低温共烧陶瓷技术(LTCC).这一块儿主要是军品和航天领域。
我的看法是从无源电子元件的发展趋势来看，到01005的尺寸基本上已经达到物理极限了，对制造工艺和贴装工艺的要求已经大大提升了成本,因此2D封装的极限(封装密度80%)必将被3D封装(>200%)取代.至于3D封装带来的散热和可靠性的问题，只能寄希望于科技的进一步发展。
至于国内技术的落后问题，应该是普遍性的，材料，工艺，设计整个平台都没有发展起来，人才也非常缺乏。因此贵公司这个项目能否开展起来，关键是看能否挖到关键人才，其他都是瞎扯，或者干脆只能去买技术了。
家园 有意思，非常有意思 个人觉得这种方法就是把半导体芯片的加工方法应用到PCB生产上，但是又避免了芯片的高掩模板的成本，非常好，非常有前景。
1）降低成本。现在很多生产成本来自于PCBA，一个电阻几厘钱，但焊接费用要1－2分钱
2）缩小产品面积。原理类似半导体芯片，现在电阻、电容都做到了0402、0201，简直人眼不可见了，再缩小已经非常难了，你这种方法是一种突破
3）提高可靠性。因为器件太小，所以现在的焊接可靠性也开始变坏了。
把半导体芯片的那套技术downgrade过来，在中等规模的生产上应该很有前景。只是不知道和以前的厚膜电路的技术有什么区别吗？
家园 其实问题还是存在，只是转移了 1）降低成本，把电阻和电容埋入到pcb内部，省了贴装和焊接的费用，但是PCB的加工成本也会提高，而且PCB还有一个良率的问题，做到95%的良率已经很罕见了，跟SMT良率不能比的。smt如果贴偏或者立碑啥的，可以修的。埋入到pcb内部的就不能修理了，这个成本可以降多少很难讲。
2）缩小面积是一方面，但是你节省了外层的面积，内部埋入式的原件要占内部的面积，影响内层的布线，可能会增加层数。PCB增加层数还是要加成本的。
3）可靠性问题要看长期，短期内可能有问题也未必暴露出来，现在日本和韩国的几款产品都是电子消费类产品，对可靠性要求不是很高。
家园 良率解决只是时间的问题 半导体芯片，线宽0.18um，包含二极管、三极管、mosfet、电阻、电容，三十几层掩模板，几百上千万的器件和电路，良率都可以做到98%。
家园 这个东西对工艺的要求很高，废品率也高 似乎有个废品曲线，生产量到了一定程度，废品率急剧上升。
要是能解决工艺的问题，前景也不太好，感觉消费类不会用这种高成本的东西。
家园 看标题以为你说的是嵌入式系统呢 嵌入式系统很有用，工业、家电应用太多了，不愁饭碗啊。
埋入式PCB？不懂，感觉以后维修成本太高了。本来只坏2小电容，万用表+电烙铁就解决了，现在要连上面的IC一起整板报废了？
家园 intel的CPU上，不就有不少的退耦电容 也应当是所谓的埋入的吧，早年干过PCB设计，不过也是多年不干，手生了
家园 是好东西。不过你不是软件人员吗？望名生义的。 跑去搞这个不跨得太远了？
家园 MARK一下。 第一次听说埋入式技术，孤陋寡闻了。我是做应用的，对PCB行业不是很了解。我这行业，对于一款嵌入式产品，PCB所占的成本很小。关键在于可靠性，嵌入式产品的生命期不长，主要是能快速推向市场，看市场反映，如果不行该设计就被抛弃了。
假如利用埋入式技术的话，可能相应的EDA工具无法支持吧，设计要全部交给PCB厂家来做。真是埋入的话会影响内部布线层和过孔的走位，整个产品的EMC和信号完整性都要受到影响。
我想大家都会对这几个问题感兴趣。
1.EDA工具和仿真软件对于埋入式技术的支持达到什么程度。
2.埋入式技术可为PCB节省多少空间。
3.如何保证稳定性。
在整个技术走向成熟以前，大概都会采取观望的态度吧。估计只有行业领先的厂商才会去尝试。
