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作为降低成本的措施之一，设计了一个EP-RF模块来替代GSM电话中现有的共烧陶瓷模块。该设计采用了PTF电阻、HDI电容器和电感。
EP模块是一个7 9mm元件，其设计采用了与现行陶瓷元件相同的引出线和面积，意在便于将其以表面安装的形式插入母板衬底上。模块一半以上的无源元件被嵌入四层HDI/FR4加高结构中。采用两种不同的印剂来嵌入8个电阻。电容器以平板构造嵌入（采用50 m HDI环氧树脂作为电容器电介质）。电感作为单层或双层铜线（copper traces）嵌入。在进行此项设计时（1999年），CFP电容器尚未进入大批量生产阶段，故未能被采用。将EP模块与共烧陶瓷方案（以及替代的SMT方案）相比较，发现EP-HDI模块的电气性能（包括相位噪声）与之相当或更好。 用于说明电路板构造的截面图。一个HDI层被涂敷于20mil的高Tg FR4磁心的两侧。模块的底部主要是接地平面和引出脚底座；电路的大部分位于第一层和第二层。第二层上的PTF埋入式电阻经由微通路（microvias）与第一层相连，实现了高效的电路板设计，且有可能引入寄生或干扰的轨迹非常少。最细微的线和间隔为4mil。微通路和底座分别为5和10mil。 
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嵌入式电阻
在大多数设计里，通常首先检查嵌入电阻的可能性，因为电阻是数量最多的无源元件，且在解放电路板面积资源方面最具潜力。空出来的表面积则可以用来嵌入那些原本无法装进的较大电容器或电感，或者用于压缩模块的占用面积。 分析RF模块电原理图可得出一个结论：全部8个电阻可允许20%的波动，所以应被嵌入。模块中第二层上的PTF电阻的布局。采用每方50 印剂来印刷22 ，51 和220 电阻。采用每方1000 印剂印刷1.5 K 、1.8 K 和2.2K 电阻。这些电阻宽400～750 m，长280～850 m。采用两种不同的印剂可把设计压缩到希望的面积内。另外，电阻直接与HD平板电容器的底部电极（第二层）相连，这样最大限度地减少了电损耗和占用空间。 根据经验，只要每一次印刷的底板电阻密度超过8K～10K，因采用两种或更多印剂印刷而增加的费用便不成为问题。影响基底成本的因素有许多种，但最重要的一个因素是底板的利用率。每个底板上的电阻密度越大，基底的成本越低，模块的成本也越低。 在这个RF模块例子中，必须采用两种印剂来嵌入所有的电阻以实现希望的占用面积，消除了对昂贵的双封装晶体管或0201元件的需求，并且节省空间以嵌入昂贵的电感。电容器 在可能嵌入的11个电容器中只嵌入了3个。有5个电容器的数值不在采用HDI电介质制造的范围之内。剩下的6个低值电容器（＜12pF＝中，其中3个要么对电路功能影响极大，要么是电路微调所必需的，因而不能被嵌入。剩下3个电容器象平板电容器一样被嵌入，电极位于第一层和第二层。如何选择用于嵌入的非关键电容器是通过一个实验来确认的。在实验中，嵌入电容器的尺寸（以及数值）变化范围为 24%，对组装模块的产量无影响。 电容器的尺寸得根据0.8pF/mm2（50 m电介质厚度）的电容密度来计算。超过1pF的电容器所占面积比0402表面安装电容器通常需要的要大。在多层HDI结构和采用CFP的结构中，可把电容器埋入，这样就不会与SMT元件争抢最上面的面积资源。在单层HDI结构中，顶部电极位于外层。尽管如此，本设计中还是采用了最大为2.2 pF的嵌入式电容器，这是因为:1＝它们基本上是无成本的，节约了被替换的等效SMT元件的元件和组装成本；2＝若非如此，EP模块占用面积必须与现有LTC模块相匹配的要求将产生未用空间；3＝因把顶端电极加倍作为一个或多个SMT元件的焊接区，增大了嵌入式电容器的空间利用系数。 |
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电感
将小于4nH的嵌入式电感设计为单层铜线（传输线），宽度通常为6～8mil。较大数值的电感（最大为10n H）被设计为两层线圈式（螺旋状）。电感的几何形状是模型化的，并被输入Mentor Graphic元件库以为目前和今后的设计所用。即使是低值螺旋电感占用的面积也比大多数0402元件大。但是，我们仍建议嵌入尽可能多的电感，因为这样做也无需额外的成本，并且不占用最上方的表面积。 成本 本例研究中的EP-RF模块所用的元件比采用等效共烧陶瓷元件时少13个。这使得元件成本节约了10%以上。用HDI-EP代替共烧陶瓷元件节约了30%的基底成本。组装成本的节约更为显著，超过了40%。这主要是因为组装过程中处理陶瓷基底非常困难。HDI-EP元件在标准尺寸的PCB底板上生产并被大批量排列整齐地发运，从而便于高效快速地进行组装。 |
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结论
本文描述的EP技术使得大量的无源元件能够容易而可靠地嵌入有机HDI基底中。它与所有HDI加高工艺兼容，并可以从三家全球性的PCB供应商处购置。该案例说明了HDI-EP模块是该技术的一个极好的应用，并可实现成本的显著节约。 |
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