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元器件進化的七大趨勢
發(fā)布時間:2017-12-12

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    新型電子元器件向著高頻化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、響應(yīng)速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、組件化、復(fù)合化、模塊化和智能化的趨勢逐步演進著。同時,產(chǎn)品的安全性和綠色化也是影響其發(fā)展前途的重要因素。當(dāng)前隨著傳統(tǒng)元器件科研生產(chǎn)逐步走向成熟,電子元器件正步入由新型材料、新工藝和新技術(shù)帶動下的更新升級和深化發(fā)展的新時期。概而言之,總共有以下七大趨勢:
1.呈片式化、小型化技術(shù)發(fā)展
片式化、小型化已經(jīng)成為衡量電子元器件發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。其中片式電容、片式電阻和片式電感這三大無源元件占了全球片式元器件總產(chǎn)量的80%以上。電子元器件片式化的同時,小型化也在迅速地發(fā)展,不僅傳統(tǒng)元件在迅速的小型化,片式元件也在迅速小型化。當(dāng)前片式阻容元件的主流產(chǎn)品的尺寸是0603型、0402型,正朝著外形尺寸更小的0201型和01005型方向發(fā)展。例如,體積僅為0.0045 cm3的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)和體積為0.325cm32的片式繼電器,以及高度僅為1.55mm的DIP開關(guān)等小型化元件都已相繼開發(fā)成功。尺寸縮小涉及一系列材料工藝問題,是當(dāng)前元件研究的一個熱點。
2.向集成模塊化發(fā)展
盡管人們一直在片式元件的小型化方面進行著一系列努力,但與半導(dǎo)體器件的高度集成化相比,其發(fā)展還是相對緩慢。近年來,由于低溫共燒陶瓷(LTCC)等技術(shù)的突破才使無源集成技術(shù)進入了實用化和產(chǎn)業(yè)化階段,并成為備受關(guān)注的技術(shù)制高點。當(dāng)前,由于LTCC工藝技術(shù)的迅速發(fā)展,片式集成無源元件(IPD)已在手機、無線網(wǎng)絡(luò)、藍牙等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
3.輕量化、抗輻射性能滿足宇航級的新應(yīng)用
隨著太空活動的深入發(fā)展,宇航用各類電子系統(tǒng)增長非常迅速,一方面是空間用電子元件的需求不斷在增加,另一方面對電子元件提出了更高性能的要求,如小型化、輕量化以及抗輻射性能、加固性能、釋氣效應(yīng)等,特別是在抗輻射加固性能方面的要求已經(jīng)達到相當(dāng)苛刻的地步。
4.以低能耗、高可靠性來滿足國防軍工新需求
便捷式消費電子設(shè)備正向小尺寸、輕重量、多功能和數(shù)字化方向發(fā)展,全面帶動了電子元器件科技向小型、片式、低厚度、低功耗、高頻和高性能的深入發(fā)展和改進。與此同時,國防和尖端科技裝備也對電子元器件提出了低功耗、高可靠等性的新要求。除此之外,未來戰(zhàn)場復(fù)雜的電磁場和惡劣的自然環(huán)境對電子元件產(chǎn)品的可靠性要求也越來越高。
5.多功能化
隨著電子產(chǎn)品功能的增加,對片式元件功能的要求也越來越多樣化。盡管從數(shù)量上看,電子元件的片式化率已高達70%以上,但發(fā)展不均衡。一些元件由于工藝、結(jié)構(gòu)及材料等原因,片式化的難度較大。如具有電感結(jié)構(gòu)的磁珠元件,其功能不在于作為一個電感器,而是抗電磁干擾,目前片式化的磁珠元件已成為用量最大的一類片式電感類元件。這些新元件的設(shè)計和材料都是電子元件所面臨的新問題。
目前,為了實現(xiàn)微波陶瓷元件、過流保護元件、敏感陶瓷元件、磁性變壓器等元件的片式化,世界各國都在開發(fā)具有低溫?zé)Y(jié)特性的微波陶瓷介質(zhì)和敏感陶瓷材料及相應(yīng)材料的多層共燒技術(shù)。
6.高頻化、寬頻化
目前電子產(chǎn)品向高頻化發(fā)展的趨勢非常明顯,如無線移動通信已經(jīng)發(fā)展到2GHz,短距離的無線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)已達5.8GHz。此外,高速數(shù)字電路產(chǎn)品也越來越多,光通信的傳輸速率已從2.5Gbps發(fā)展到10Gbps。這些跨越都對電子元器件的高頻化和寬頻化提出了更高的要求。除此之外, 降低寄生電感和寄生電容、提高自諧振頻率、降低高頻ESR、提高高頻Q值等等要求,也被不斷地提出來。
7.無毒無害、安全環(huán)保性發(fā)展
在電子元器件的制造過程中,往往會使用一些有毒的材料,如清洗劑、溶劑等,以及在部分電子元件成品中,有時也含有毒物質(zhì),如汞、鉛、鎘等有毒重金屬?,F(xiàn)在很多國家已立法禁止使用這些有毒有害物質(zhì)。在這樣的背景下,開發(fā)綠色安全環(huán)保的電子元器件直接決定著產(chǎn)品的市場份額及其發(fā)展前景。因此,各電子元件企業(yè)普遍加強對新材料的研究開發(fā),以期在元件無鉛化方面謀求新的突破。當(dāng)前,全球主要MLCC和片式電阻廠商已大部分完成向無鉛生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。
未來5至10年內(nèi)發(fā)展趨勢
    從總體水平上看,我國片式元器件企業(yè)與美國、日本兩個元器件生產(chǎn)強國相比還存在明顯的差距。我們國家電子元器件生產(chǎn)企業(yè),所面臨著的普遍問題是:核心競爭力較差、產(chǎn)品檔次較低,附加值低,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品很少,在很多核心技術(shù)領(lǐng)域依然是受制于人。
今時今日,電子元器件更新?lián)Q代速度很快,抓住片式化、微型化,高頻化、高速化,集成化,綠色化等的發(fā)展機遇,投入更多的人力、物力、財力,加強研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代電子元器件和集成器件,將是我國由電子元器件生產(chǎn)大國走向電子元器件強國的必經(jīng)之路。(來源:易容 )

 
 
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