埋容的概念和制作方法
关键词：PCB设计、埋阻、埋容、空腔
一、为什么需要埋嵌元件
电路板设计的传统方法是将元件放置在电路板的顶面和底面上，贴片厂可以使用专用设备自动拾取和放置来定位每个部件，通过回流焊等方法将电路元件焊接到表面上。而今对更小、更集成的电子产品的需求不断增加，电路信号频率提升，需要进一步改进制造和组装电路。
一种既能提供更高密度，又能改善高频信号的技术是将元件嵌入电路结构的层中。例如，将分立元件直接嵌入集成电路下可以缩短信号长度，降低电阻和寄生电感，从而降低噪声和EMI，并改善电路信号的完整性。这些改进提供了更小、更可靠的产品，支持更快的信号速度和更高的带宽。结合制造工艺和技术的不断改进，它们还可以减少产品尺寸，降低制造和板级组装成本。
在PCB设计工具中，元件可以放置在任何信号层上，而不仅仅是传统的顶部或底部表面信号层。如果它们被放置在内部铜层上，则这些元件被称为嵌入式元件。
嵌入式元件可分为两类：嵌入式离散元件，如贴片阻容等，然后在制造/组装过程中放置在电路板的内层上；以及在电路板制造过程中形成的嵌入式集成元件，即实际形成在内层上的元件，如3M-CPly等。PCB设计工具支持第一类嵌入式元件，然后在制造/组装过程中放置在电路板的内层上。
二、器件是如何嵌入的
嵌入元件的基本方式是： 创建一个开放的空腔（Cavity），使嵌入的元件位于该空腔内。有两种元件嵌入形式：半嵌入式，空腔在完成的板上保持可见；全嵌入式，在制造过程中将其放置在内层上并使用上层覆盖，使其在完成的基板上不可见。
有许多方法可以制造带有嵌入式元件的PCB，下面展示了一种流程和方法。
1，从双面覆铜的芯板开始，各铜层根据需要进行蚀刻和钻孔；
2，添加内层Prepreg+Copper，根据需要进行蚀刻和激光钻孔；
3，使用焊料和回流焊安装嵌入式元件；
4，添加Prepreg，其按空腔位置制造切口Cutout；
5，添加外层Prepreg+Copper，根据需要进行蚀刻、激光钻孔和通孔钻孔并压合。
（图片来源：知乎）
三、埋容概念
低电压大电流成为当今电源设计的趋势，电源供电网络（PDN）的性能越来越被设计工程师重视。而随着消费类电子产品功能的提升，在有限的电路板面积上需要放置的器件也越来越多，留给电容的空间也越来越少。在这种形势下，埋容设计就是有效的提升PDN设计的手段之一。
埋电容是利用具有较高电容密度的材料，同时减少层间的距离，来形成一个足够大的平板间电容，作为电源供电系统的一部分，实现去耦和滤波作用，从而减少电路板上所需的分立电容，并且能达到更好的高频滤波特性。
使用特殊材料制作成的电容，并将其放入PCB的内层。埋容由于其寄生电感非常小，能有效减少分立电容的安装电感，从而对低频也有非常明显的改善效应。
（图片来源：知乎）
四、埋容的分类和规格
1. 分立电容
在PCB设计中根据所需容值大小算出电容的图形面积，然后在使用时在电源层进行类似焊盘连接即ok。
2. 共平面电容
在PCB设计中无需做特殊处理。
3. 埋容规格
（图片来源：电子发烧友）
注明：
1. BC12TM添加了陶瓷粉，因此Dk增大，埋容密度也增大；
2. BC16T只含有树脂以及添加了陶瓷粉，目的也是使Dk增大，埋容密度增大
五、技术方案和实现方法
由于工艺和技术的成熟，以及高速设计对于电源供电系统的需要，埋容的技术应用越来越多，使用埋容技术，我们首先得计算平板电容的大小，公式如下：
图片来源（电子发烧友）
其中：
C是埋容（平板电容）的电容量
A是平板的面积，大部分设计在结构确定的情况下，平板间面积很难增大
Dk是平板间介质的介电常数，平板间电容量和介电常数成正比
K是真空介电常数（Vacuum permittivity），又称真空电容率，是一个物理常数，值为8.854 187 818×10-12法拉/米(F/m)；
H是平面之间的厚度，平板间电容量和厚度成反比，所以我们想要得到较大的电容量，需要减小层间厚度，3M的C-ply埋容材料可以做到0.56mil的层间介质厚度，加上16的介电常数，大大增加了平板间电容量。
经过计算，3M的C-ply埋容材料，在每平方英寸的面积上，能实现6.42nF的平板间电容量。
一个良好的层叠，正常情况下已经考虑了平板间电容，所谓埋容设计只是采用特殊的材料来加大这个平板间电容。对于PCB设计来说，只需要在正常层叠之外，把使用的特殊材料标注出来。
参考资料：
1. 电子发烧友：https://www.elecfans.com/d/648247.html
2. 程序员人生：http://www.wfuyu.com/technology/26879.html
3. 知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/630012433
4. 搜狐：https://www.sohu.com/a/361124949_467791
