【导读】非常规PCB电路板产品通常是具有更出众的高频特性、更轻薄，更灵活的进行电路设计，也方便工程师应用设计在特定生活场景中，开拓新的市场。如最近我们介绍的村田新产品——可伸缩电路板（Stretchable Printed Circuit）。这里我们为你介绍另一款村田基板产品——器件内置的一体化电路板（Integrated Package Solution）：内置电容器和电感器等内部元件的规格和电路板布局可根据客户要求定制，可应对数十安培或更大的大电流，特别适合用于电源线和高性能半导体封装。
非常规PCB电路板产品通常是具有更出众的高频特性、更轻薄，更灵活的进行电路设计，也方便工程师应用设计在特定生活场景中，开拓新的市场。如最近我们介绍的村田新产品——可伸缩电路板（Stretchable Printed Circuit）。这里我们为你介绍另一款村田基板产品——器件内置的一体化电路板（Integrated Package Solution）：内置电容器和电感器等内部元件的规格和电路板布局可根据客户要求定制，可应对数十安培或更大的大电流，特别适合用于电源线和高性能半导体封装。
村田现有几种类型的基板产品
器件内置电路板综合介绍
器件内置基板是内置电容器和/或电感器等元件的一体化电路板产品。通过将需要较大安装空间的SMD元件一次性内置到电路板内，为顾客产品的节省空间、省电和高功能化做贡献。
Integrated Package Solution
内部元件拥有可用于通孔和激光通孔连接的电极，并设计为阵列结构，因此确保了较高的设计灵活度。由此能够根据客户的要求定制阻抗等所需规格和电路板规格（尺寸、电路布线和占用面积等）。
为了扩大应用范围，在产品方面，村田目前正在开发大容量电容器内置电路板、低ESR/ESL电容器内置电路板、功率电感器内置电路板以及它们的组合产品。
电容器内置电路板
随着AI和IoT的进步，数据流量急速增加，因此需要更高的速度处理更多数据的半导体封装。另一方面，耗电量的增加成了不可忽视的问题，人们面临的问题是如何在实现高性能的同时节省能源。此外，计算机视觉的应用范围宽广，除了智能工厂外，体育运动中的裁判辅助系统和虚拟重放以及娱乐中的投影映射等也使用计算机视觉。
为了减少高性能半导体的功率损耗，缩短从大电流流经的电源模块到IC之间的布线距离并减少布线损耗是一种有效的方法。Integrated Package Solution能在电路板中内置大容量电容器，因此可以设计电源线路布线距离超短的“垂直电源供电”，从而帮助减少功率损耗和实现能源节省。
目前，电容器内置电路板的用途主要是在电源线和高性能半导体封装中实现“垂直电源供电设计”。主要市场是服务器、基站等。
可以对比以下两个AI加速器的设计，使用电容器内置电路板，可以从电源模块垂直供电到IC。垂直电源供电，配电线路更短，能减少电力损耗。
当前的电路板
垂直电源供电的GPU板结构
电容器内置电路板的特征:
1. 内置大容量铝电解电容器的低阻抗电路板：
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通过在电路板中内置大容量铝电解电容器，能够大幅降低电路板阻抗。
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电路板表面的MLCC数量可以大幅减少，因此能节省空间。
电路板图片及阻抗图形
2. 在电容器内部形成通孔：
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配备大电流用的通孔，结构适合沿垂直方向供给电流。
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通孔和电容部分在产品内部直接连接，减少了布线电感。
电容器结构图
3. 既支持电源模块电路板，也支持封装电路板：
可应用于电源模块和封装双方的电路板，并且可以在宽频带范围内降低阻抗，因此总体上可用于“垂直电源供电”设计。
电感内置电路板
随着数据流量的增加，光传输速度从400Gb/s、800Gb/s到1.6TGb/s逐渐增加。与此同时，光收发器的小型化也取得了进展，从CFP到QFSP外形规格的转变已成为主流。在这样的趋势背景下，要求电流供应线实现大电流化并节省空间。
多个Integrated Package Solution以阵列形式排列在光收发器内的电路板上，可作为电流供应线路中的功率电感器使用。线圈设计成可以应对大电流，而且，阵列的数量可以根据所需的电流量改变。此外，由于它很薄并且可以内置，因此能为节省空间提供很大帮助。
电感内置电路板有助于高速传输用光收发器的大电流化和节省空间(下图)。
电感内置电路板应用在光收发器
功率电感器内置电路板的特征：
由于采用了形成安装电路板的工艺，因此厚度较薄，在线圈设计方面具有出众的设计灵活度。
这种高度的设计灵活度使客户能够为电源IC选择理想的L值，从而充分发挥客户电源的潜力，同时，还有助于减少安装面积。
电感内置电路板
通过将线圈单元紧凑地布置在同一平面上并形成阵列，可以获得所希望的电感特性。
虽然内置于电路板内，但实现了10A以上的直流叠加特性，允许电流值由磁特性决定。规定为比初始电感低30%的值。
最后总结
村田的Integrated Package Solution是一款内置电容器和电感器等元件的一体化电路板产品。内部元件的规格和电路板布局可根据客户要求定制，主要用于电源线和高性能半导体封装。
文章来源：Murata村田中国
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