下一代无源电子元件的发展方向

无源组件对【duì】于【yú】未【wèi】来技术将如何在变得更【gèng】小的同时【shí】进【jìn】行改【gǎi】进具有重【chóng】要意义【yì】。过去，设计工程师严【yán】格按照材料清单来生【shēng】产【chǎn】“黑匣子【zǐ】”。并且总是被昂贵【guì】的硅分【fèn】散注意力【lì】，并注意到无源器件，只【zhī】是因为它们在成【chéng】本列表中远远低于成【chéng】本清【qīng】单，终占【zhàn】 BOM1 的 2.3%。然而，今天，印【yìn】刷电【diàn】路板上的大部分物【wù】理空间由【yóu】无源元件（重点是陶瓷【cí】片式【shì】电容器、厚膜贴【tiē】片电阻器、陶瓷片式电感器和多层铁氧体磁珠）主导的【de】认识终【zhōng】于【yú】成为【wéi】一个关键问题。推【tuī】动终产品技术向前【qián】发展的下一步领域。

小型化趋势

更小外壳【ké】尺寸的无源元件【jiàn】是帮助减小所售电子产品物理尺【chǐ】寸的重要发展。对推动更小外【wài】壳尺【chǐ】寸电容器、电阻器和电【diàn】感器的发展影响*大【dà】的产【chǎn】品包括智能手机、笔记本电脑、个人数【shù】字助理【lǐ】、数【shù】码相机和摄【shè】像【xiàng】机；和平板显【xiǎn】示器。

在陶【táo】瓷电容器【qì】中，以 MLCC 为重点的小型化趋势显着，需求【qiú】从较大【dà】的 0805 外壳尺寸部件转向【xiàng】较小【xiǎo】的 0603 和【hé】 0402 外壳【ké】尺寸部【bù】件，然【rán】后【hòu】在 2003 年下降到惊人的 0201 (EIA) 外【wài】壳尺【chǐ】寸到 2016 年，01005 作为下一代【dài】极小的电【diàn】子【zǐ】元件【jiàn】奠定了稳固的立足【zú】点。现在随着 008004 在 MLCC 厚膜电【diàn】阻器和陶瓷片式电【diàn】感器（非常前【qián】沿【yán】，非常）中的引入【rù】，趋【qū】势【shì】向前发展【zhǎn】。但【dàn】随着许多主导高科技经济的主要品牌【pái】原始【shǐ】设备制【zhì】造商在会议室周围的讨论，目标【biāo】必须是能【néng】够生产 0201 外壳尺寸的整个功率【lǜ】放大器或通信模【mó】块。为了在未来实【shí】现这一目【mù】标【biāo】，为了推动万物互联进【jìn】入人类存【cún】在【zài】的粒【lì】度，设计中的无【wú】源组件需【xū】要提【tí】供其功能但不【bú】可见，并且其性能尽【jìn】可能精确。为了实现这个目标，主要的设计公司必须扩展他们【men】使用的材料的调【diào】色板；元【yuán】素周【zhōu】期表【biǎo】的更扩展视图；并【bìng】扩【kuò】大他们用来【lái】制造未来产品的机器的处理能力。

下一代 = 集成和模块化

在 1960 年代，Vishay Intertechnology, Inc. 等电阻器制造商开始将单个电阻【zǔ】器封装到【dào】单【dān】列直插式【shì】封装 (SIP) 中，该封【fēng】装可容纳四到八【bā】个单独的组件。这种【zhǒng】封装【zhuāng】降低了在印刷电【diàn】路板上【shàng】放置电阻器【qì】的【de】成本（“转换【huàn】成本”）。

不久之后，元件制造商意【yì】识到【dào】他们在氧化铝【lǚ】桥上制【zhì】造网络的能力【lì】也意味着他们【men】可以提供增值配置【zhì】（例【lì】如【rú】用于滤波【bō】和线路【lù】端接的总线【xiàn】和 R2R 梯形电路）。随【suí】着时间的推移，这【zhè】个【gè】概念得【dé】到了增强【qiáng】，在双列直插式封装中【zhōng】包含 16 到【dào】 32 个电阻元【yuán】件【jiàn】的【de】厚【hòu】膜网络，塑料外壳带有鸥翼引线，便于表面安装。双列直插封装【zhuāng】 (DIP) 使【shǐ】电阻器制造商可以集成【chéng】不同类型的无源元件，通常是片式电阻器和陶瓷【cí】片【piàn】式【shì】电容器。

在 1990 年代【dài】初期，分立【lì】半导体行业【yè】的公司率先开发【fā】了无源元件配【pèi】置的新发【fā】展，这些【xiē】公司成功地使用半【bàn】导体制造技术来操【cāo】纵特定的原材料【liào】，例如氮化钽、硅【guī】化【huà】铬和镍铬，以创建电【diàn】阻层. 他们还使【shǐ】用离子注入设备来设【shè】计【jì】氧【yǎng】化硅和【hé】氮【dàn】化硅【guī】电【diàn】容器【qì】；从而创【chuàng】建复杂的【de】集成无源器件 (IPD)。薄【báo】膜中的额外硅处理为 IPD 增加了晶体管【guǎn】功能和电路保护【hù】功能。新的硅基薄膜设计开始在端接和【hé】滤波【bō】功能方面与传统的厚膜 DIP 和 SIP 竞争【zhēng】，尤其是在高频应用中【zhōng】。

当薄【báo】膜电阻 IPD 找到自己【jǐ】的利基时，芯片电阻器制造商开发了基于厚膜技术的【de】多芯片阵【zhèn】列【liè】。多芯【xīn】片阵列【liè】是【shì】传统厚膜 SIP 产品的低成本替代【dài】品【pǐn】，它降低了【le】 PCB 的【de】贴装成本。低【dī】成本阵列组件的结合，加上【shàng】客户在转换成本方面的额【é】外节省，导致阵列【liè】市【shì】场【chǎng】快速增长，尤【yóu】其是在体【tǐ】积效【xiào】率重要的市场中。

一直在【zài】制【zhì】造阵列和网络的公司（尤其是那【nà】些【xiē】采用【yòng】多【duō】层技术的公【gōng】司）开始意识到【dào】他们可以利用他们的制造知识和技术来生产的组【zǔ】件和模【mó】块。结果【guǒ】是电【diàn】容器、电阻器和【hé】电感器在【zài】低温共【gòng】烧陶瓷 (LTCC) 基板【bǎn】中的复杂集成。

作为这种技术【shù】进【jìn】步的副产品，一部分研发支出从客户转【zhuǎn】移到【dào】了组件供【gòng】应商。

LTCC 组件和模块在汽车应用中【zhōng】使用【yòng】已有【yǒu】一段时间，特【tè】别【bié】是用于发【fā】动机控制。现在，无线【xiàn】设备为【wéi】 LTCC 带来了新【xīn】的、高增长的【de】机会。一个典型的无线手【shǒu】机【jī】中有 500 到【dào】 1000 个无源元件，其中【zhōng】大【dà】约 45% 是【shì】 MLCC，25% 是片式【shì】电阻器（薄膜【mó】电【diàn】阻型号）。随着时【shí】间的推移，这些组件【jiàn】逐渐【jiàn】从直接拾【shí】取和放置在印刷电路板上转变为出现【xiàn】在模块内部（功率放大器、通【tōng】信），这使得它们更难计【jì】算，但这也意味着模块化是未来使芯片组【zǔ】更小是目标。

组件集成与材料操作

集成无源元件【jiàn】和模块【kuài】通【tōng】过在基板材料上或内部组合单独的元【yuán】件来【lái】实【shí】现电容、电阻和【hé】电感。

正在进【jìn】行大量【liàng】努力来开发高【gāo】 K 和高 Q 材料【liào】，这些材料可以轻松地用于共烧（用于 LTCC）或 FR4 层压板组【zǔ】装。该技术【shù】通常被描述【shù】为“集成【chéng】无源基【jī】板材料开发”。FR4 模块的【de】制造商将【jiāng】集成无源基【jī】板视【shì】为超越【yuè】 FR4 二维【wéi】（密度较低）模型的一种方式【shì】。LTCC 模【mó】块【kuài】的制【zhì】造商对集【jí】成无源基板感【gǎn】兴趣，因为与【yǔ】共烧的单个分立元件相比【bǐ】，它们【men】在成品【pǐn】模块【kuài】中提供更低的寄生电感。

元件制造商也很聪明

日本【běn】村田制作所等公司【sī】通过在 MLCC 和芯片【piàn】电感器小型化方面不断一步，推动了【le】技术的进步。成【chéng】功生产 008004 EIA 外【wài】壳尺寸组【zǔ】件所需的材料工程【chéng】和过【guò】程控制是一项使能【néng】技术，因【yīn】为组件【jiàn】的一致性【xìng】能为【wéi】模块制造商提供了更大的【de】批次间质【zhì】量一致性【xìng】。但是【shì】讨论总是指【zhǐ】向在 008004 处【chù】的组【zǔ】件肉【ròu】眼几乎不可见。这正是模块制造商更昂贵的工艺【yì】所想要的【de】，但他们【men】也【yě】知道【dào】在某一点上，

预测

组件【jiàn】模块【kuài】化的影【yǐng】响【xiǎng】可能与近制造业从原始设【shè】备制造商转移到 CEM 一样大。组件【jiàn】模块化为组件供应商【shāng】提供了大量增值【zhí】机会。随着预制模块包【bāo】含越来越大的无【wú】源元【yuán】件电路模块供应商，为了提高制造的【de】产量，他们【men】将从【cóng】大规模装配【pèi】厂中夺走一些【xiē】权力。在大【dà】规【guī】模经济中【zhōng】投入【rù】巨资生产电容器【qì】和【hé】电阻器的个别组件制造商【shāng】将意识到【dào】，通过【guò】与原材【cái】料【liào】供应商合作【zuò】开【kāi】发较高质【zhì】量【liàng】的陶瓷和金属，以【yǐ】及制造薄板和薄层【céng】所需的【de】工艺技【jì】术，他们可【kě】以继续通过创建越来越小的组件来【lái】推【tuī】动技术向前发展。