下一代无源电子元件的发展方向

无源组件对于未【wèi】来技【jì】术将如何【hé】在变【biàn】得更小的同时【shí】进行改进具有重要意义【yì】。过去，设【shè】计工程师严【yán】格按照材料【liào】清单来生产“黑匣子【zǐ】”。并【bìng】且总是被【bèi】昂贵的硅分散注意力，并注意到【dào】无源器件，只【zhī】是因为它们【men】在【zài】成【chéng】本列表中远【yuǎn】远低于成【chéng】本清单，终占 BOM1 的 2.3%。然而，今天，印刷电【diàn】路板上【shàng】的【de】大部分物理空间由无【wú】源元件（重点【diǎn】是陶瓷片式电容器、厚膜贴【tiē】片电阻器、陶瓷片式【shì】电感器和多【duō】层铁【tiě】氧体【tǐ】磁珠）主导【dǎo】的认识【shí】终于成为【wéi】一【yī】个关键【jiàn】问题。推动终产品技术【shù】向前发展的下一步领域。

小型化趋势

更小外【wài】壳尺寸【cùn】的无源【yuán】元件【jiàn】是帮助减小所售电【diàn】子产【chǎn】品物理尺寸【cùn】的重要发展。对【duì】推动更小外壳尺寸电容器、电阻器和电感【gǎn】器的发展影响*大的产品包括智【zhì】能【néng】手机、笔【bǐ】记本电脑、个【gè】人数字助理【lǐ】、数码相机【jī】和【hé】摄像机；和平板显示器。

在陶【táo】瓷电容器中，以【yǐ】 MLCC 为【wéi】重点的小型化趋势显着，需求从较【jiào】大的 0805 外壳尺寸【cùn】部【bù】件转向较小【xiǎo】的 0603 和 0402 外壳尺寸部件，然后在 2003 年【nián】下降到惊人的 0201 (EIA) 外壳【ké】尺寸到 2016 年，01005 作为【wéi】下一代极小的电子【zǐ】元件奠【diàn】定了稳固的立足【zú】点。现在随着 008004 在【zài】 MLCC 厚膜电阻器和【hé】陶瓷片式【shì】电感【gǎn】器（非常前沿，非常【cháng】）中的【de】引入，趋势向前发展。但随【suí】着【zhe】许多主导高科【kē】技经济【jì】的主要品牌原始【shǐ】设备制造商在会【huì】议室周围的【de】讨【tǎo】论，目标必须【xū】是能够生产 0201 外壳尺寸的整个功率放【fàng】大器或【huò】通信模块。为了在未【wèi】来【lái】实现这一目【mù】标，为了推动万物互【hù】联进入人【rén】类【lèi】存在【zài】的粒度，设计中的无源组件需要提供其【qí】功能但不可见，并【bìng】且其【qí】性能尽【jìn】可能精确。为了实现这个目标，主【zhǔ】要【yào】的设【shè】计公【gōng】司必须扩展他【tā】们【men】使用的【de】材【cái】料的调色【sè】板；元素周期表的更扩展视图；并【bìng】扩大他们用来制造未来产品的机器的处理能力【lì】。

下一代 = 集成和模块化

在 1960 年代，Vishay Intertechnology, Inc. 等【děng】电阻【zǔ】器制【zhì】造商开【kāi】始将单个电阻【zǔ】器封装到单列直【zhí】插式封装 (SIP) 中，该封【fēng】装可容纳四【sì】到八个单独【dú】的组件。这种封【fēng】装降低了在印刷电【diàn】路板【bǎn】上放置电阻器的成【chéng】本（“转换成本”）。

不久之后，元件制造商意【yì】识到他【tā】们【men】在氧化铝桥上制造网络的能力也意味着他们可以提【tí】供增值配置【zhì】（例如用【yòng】于滤波和线路端【duān】接【jiē】的总线和 R2R 梯形【xíng】电路【lù】）。随【suí】着时间的推移，这个概【gài】念【niàn】得到了增强，在双列直插【chā】式封装中包含 16 到 32 个【gè】电阻元件的厚膜网络，塑料【liào】外壳【ké】带有鸥翼【yì】引线，便于【yú】表面安装。双列【liè】直【zhí】插封装 (DIP) 使电阻【zǔ】器制造商可以集成不同【tóng】类型的【de】无源元件，通常是片式电阻器和【hé】陶【táo】瓷片式电容器。

在 1990 年代初期，分立半导体【tǐ】行【háng】业【yè】的公司率【lǜ】先开发【fā】了无源元件配置的新发展，这些公司成【chéng】功地使用半导体制造技术来【lái】操纵特定的【de】原材料，例如氮化钽、硅【guī】化【huà】铬【gè】和镍铬，以创建电阻层. 他们【men】还使【shǐ】用离子注【zhù】入设【shè】备来设【shè】计氧化硅【guī】和氮化硅电容器；从【cóng】而创建复【fù】杂的集成无【wú】源器件 (IPD)。薄膜中的额外硅【guī】处理为【wéi】 IPD 增加了晶体管【guǎn】功能和电路保【bǎo】护功能。新的【de】硅基薄膜设【shè】计开【kāi】始在端接和滤波功能【néng】方面与传【chuán】统的厚膜 DIP 和 SIP 竞争，尤其是在高频应用中。

当【dāng】薄膜电阻 IPD 找到自己【jǐ】的利基时，芯片电阻器制造商【shāng】开【kāi】发了【le】基于厚膜技术的多芯片阵列【liè】。多【duō】芯【xīn】片阵列是【shì】传统厚膜 SIP 产品的低【dī】成本替代品，它降【jiàng】低了 PCB 的【de】贴装成【chéng】本。低成【chéng】本【běn】阵列组【zǔ】件的结合，加上客【kè】户在转换成本方面的额外节省，导致阵列市场快速增长【zhǎng】，尤【yóu】其【qí】是在体积【jī】效率重【chóng】要的市场中。

一直在制造【zào】阵【zhèn】列和网络的公司（尤其是【shì】那些采用【yòng】多层技术的【de】公司【sī】）开始【shǐ】意识到他们可以【yǐ】利用他们【men】的制【zhì】造知【zhī】识和技术来生产的组件和模【mó】块。结果是电容器、电阻器和【hé】电【diàn】感器在低温共烧陶瓷 (LTCC) 基【jī】板【bǎn】中的【de】复杂集成。

作为这种【zhǒng】技术进步的副产品，一部分【fèn】研发支【zhī】出从客户转移【yí】到了组【zǔ】件供应商。

LTCC 组件和模块在汽车应用【yòng】中使用已【yǐ】有一段时间，特别是用于发动机控【kòng】制。现在，无线设【shè】备为【wéi】 LTCC 带来了新的、高【gāo】增【zēng】长的机会。一【yī】个典型的无线手机中有 500 到 1000 个无源【yuán】元件【jiàn】，其中大约 45% 是 MLCC，25% 是片式电阻器（薄膜电阻型号）。随着时间的推移【yí】，这些组【zǔ】件【jiàn】逐渐【jiàn】从直接拾取和放【fàng】置【zhì】在印刷电路【lù】板上【shàng】转变为出现在模【mó】块【kuài】内【nèi】部（功率放大器、通信），这使得它【tā】们【men】更难【nán】计算，但这也意味着模块化是未来【lái】使芯【xīn】片【piàn】组更小【xiǎo】是目标【biāo】。

组件集成与材料操作

集成无源元件和【hé】模块通过【guò】在【zài】基板材料【liào】上或内部组合【hé】单独的元件【jiàn】来实现电【diàn】容、电阻和电感。

正【zhèng】在进【jìn】行大量【liàng】努力来【lái】开发高 K 和高 Q 材料，这【zhè】些材料可以轻松地【dì】用【yòng】于共烧（用于 LTCC）或【huò】 FR4 层压板组装【zhuāng】。该技术【shù】通常被【bèi】描述为“集成无【wú】源基板材料开发【fā】”。FR4 模块的制造商【shāng】将集成无源基板视为超越 FR4 二维（密度较低）模型的一种方式。LTCC 模块的制【zhì】造【zào】商对【duì】集【jí】成【chéng】无【wú】源基板【bǎn】感兴趣【qù】，因为与共【gòng】烧的单【dān】个分立元件相比，它们在成品模【mó】块中提供更低的寄生电感。

元件制造商也很聪明

日本村【cūn】田制作所等公司【sī】通【tōng】过在【zài】 MLCC 和芯【xīn】片电感器小型化方面不断一步，推动【dòng】了技术的进步【bù】。成功【gōng】生产 008004 EIA 外壳【ké】尺【chǐ】寸组件所【suǒ】需的材料工程和过程控制【zhì】是一项使能技【jì】术，因为【wéi】组件的一致【zhì】性能为模块制造商提供了更大的批次间质量一致性【xìng】。但是【shì】讨论总是指向【xiàng】在【zài】 008004 处的组件肉【ròu】眼几【jǐ】乎【hū】不可见。这正是模块制造商更昂【áng】贵【guì】的工艺所想要的【de】，但他们也知道【dào】在某一点上【shàng】，

预测

组件模块化的影响【xiǎng】可能【néng】与近制造业从原始【shǐ】设备【bèi】制造【zào】商【shāng】转移到 CEM 一样大。组件模块化为组件供【gòng】应商提供了大量增值机【jī】会。随着预制【zhì】模块【kuài】包【bāo】含越来【lái】越大的无源【yuán】元件电路模【mó】块供【gòng】应商，为了【le】提高制造的产【chǎn】量，他们将从【cóng】大规模【mó】装【zhuāng】配【pèi】厂中夺走【zǒu】一些权力。在【zài】大规模【mó】经济中投入巨资生产电容器和电阻器【qì】的个别【bié】组件制造商【shāng】将意识到，通过与原材料供应商合作开发较高质量的【de】陶瓷和金属，以及制造薄板【bǎn】和薄层所【suǒ】需的【de】工艺技【jì】术，他们可以继续【xù】通【tōng】过创【chuàng】建越【yuè】来越小的组件来推动技术向前发展。