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被动元件技术发展:小型化 集成化 模块化



随着微电子信息技术的迅猛发展,电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求,对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。

电阻、电感新品层出,小型化是趋势

  在电阻方面,小型化是今后的一个发展方向,TDK公司采用薄膜加工工艺,成功开发了0605型的小尺寸的电子元器件和1608型,也就是1.6乘以0.8毫米尺寸,同时通过使用特殊的薄膜制造法,TDK已经开发出了截止频率达到8GHz的产品。威世是全世界最大的一家电阻公司,威世科技最强的专利产品是金属板电阻,目前最低可以做到0.2个毫安到1左右。主要是用在工业产品、仪表、医疗仪器,还有高端的电源、通讯产品,以及高端消费品上。威世科技电阻电感部门高级市场经理谭世琪先生特别介绍了WSLP1206,这款产品对工程师设计中产品的体积改良有很大的帮助。

  随着DC/DC的开关频率越来越高,需要的感量就越来越好,所以现在电感的小型化是趋势,尺寸比较大的功率电感朝着比较小、比较薄的电感在发展,电感量也朝着比较小的方向发展。叠层的功率电感,由于感量要求比较低,也是大家比较关注的。谭先生还提到了威世在功率电感方面一个比较新的产品——IHTH。它是威世最新发展到155度高温度的大功率的电感,主要针对工业产品,还有汽车的应用。对于共模电感,大家在一些USB、DMHI这些端口都会用到共模的电感, 共模电感主要作用是:第一是因为有相位偏移,使波形进行整形;第二是消除这些共模的噪音。目前世界上最小的绕线式的共模电感,它的尺寸是1.2毫米乘1.0毫米,它的截止频率是8GHz,非常高,还可以对应HDM1.0。太阳诱电的入欣也先生提到:“随着今后的要求,频率越来越高,到6GHz的时候,我们认为这种共模电感将会被大量使用。”

EMC测试的关键性更加凸显

  随着电子产品小型化、薄型化的发展,高密度使得内部相互干扰。还有电磁波的频段越来越高,也越容易产生干扰电磁波,但是新产品的开发时间现在却变得越来越短,这样就需要从整体上考虑最初的设计方案。对EMC的设计整体对策、计划就显得非常重要了。对于电子产品的EMC测试,也是在EMC领域非常重要的一个环节。EMC测试的精度与其测试场地所使用的电波暗室的性能也有很大的关系。TDK公司是世界知名的电波暗室制造商,目前TDK公司在日本的高性能电波暗室,与理论值相比较已经达到了正负1.5个Bd。考虑到环境保护,TDK公司成功开发出了一种不用焊吸且导电性柔软的ACT45H系列的EMC滤波器,这种滤波器的端子部分采用了镀金端子,耐热性比较高。

太阳诱电推新软件助磁珠选择

  在磁珠的选择方面,要搞清楚噪音出现的频率是在什么地方,然后根据这个频率选定相应的磁珠来滤波。入欣也先生也做了介绍,“我们选择磁珠的标准一般建议,首先是要比较安定,使它的电位接近于零。第二是从发生噪音的地方来放入一些磁珠,然后再接下来从辐射的源头来放一些磁珠,滤出噪音。选磁珠的时候也要注意,我们建议一般的情况下要用比较平滑的磁珠,慢慢地向比较抖的磁珠选取。”就磁珠来讲,太阳诱电可以提供的种类十分丰富。太阳诱电一款最新的软件,是为了方便设计人员选用电容、电感磁珠而推出的,它对应的频率特性,包括它的直流、饱和电流特性,这些全部都可以从里面反映出来,非常直观,还有相应的S参数,也可以从这里下载下来,方便设计。

LTCC技术特性优异受关注

  LTCC技术即低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramic LTCC)是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。 LTCC有什么特点呢?深圳顺络电子的郭海博士总结为以下三点:“第一,它是可以实现小型化的技术。第二,它非常好的一个特点就是集成化。第三,它具有高性能、高可靠性。 LTCC超强的能力决定了它在未来的发展方向上有一个非常好的前途。” 不过在温度特性上来说,LTCC可能不如 HTCC 。由于LTCC是以陶瓷为介电材料,具有高Q值与高频的特性,因而非常适用于高频通讯模块中,LTCC主要用于手机通讯、蓝芽(Bluetooth)、无线网络(WLAN)与全球卫星定位系统(GPS)的产品中。目前通讯产品中运用LTCC技术制作的整合型元件有功率放大器、天线、滤波器等。

传感器设计,越来越人性化

  村田顽童代表了村田公司的尖端技术以及未来发展趋势,从中我们可以一窥传感器在电子产品中应用越来越多,越来越重要的趋势。

  村田顽童是村田制作所传感器技术结晶,它可以像人类一样控制方向来骑自行车。 首先搭载它的胸口位置的是超声波传感器。如果前方有障碍物的话可以自动检测到然后停下来。陀螺传感器,可以检测到顽童的左右倾斜摇晃。自行车方向盘下面的是震动传感器,可以检测到路面的震动情况。而村田顽童最拿手的“停而不倒”原理是首先通过陀螺传感器检测到村田顽童左右的倾斜程度,如果向图上所示向右倾斜的话,肚子上的圆盘就会向右转动。村田顽童的陀螺传感器及肚子上的惯性圆盘在一秒内可以检测20次,然后达到安定的状态。它还可以走平衡木。通过摄像头把画面检测到,然后根据左右平衡来调整,提高技能之后还可以走S平衡木。在转弯的时候有前轮和后轮的内轮差,然后通过计算来平衡行车,通过计算使前轮和后轮都不会掉下来。


 
  红外线传感器:应用红外传感器的的传真机,在我们离开家的时候它会自动停止,当有人回到家的时候它会自动打印出来,这是应用红外线传感器的热感应原理。还有近年来比较流行的IP电话,如果没有人在电话跟前的话,这个电话会自动地关闭,主要是为了节能。红外线传感器还应用在空调的自动送风系统里面,比如我们坐在某一个方位,当这个传感器检测到人的方位的话,送风系统就直接面向这个目标,而不会去到另外一个方向。村田公司最新开发了一款很小型的而且是贴片的红外线传感器,比较适合用在一些消费类电子产品上。

  超声波传感器:村田的一个最新的应用是把超声波传感器用在一些接触设备上面,这跟红外线不一样的地方在于超声波传感器可以检测距离,比较适合应用在一些显示屏的管理系统里面。

  三轴加速度传感器:村田公司在这方面有两个非常有趣的应用,首先第一个是绑在人的手臂上面,可以检测人体卡路里的消耗。另外是在牛身上装一个装置,来检测牛有没有动作,最后再统一管理,让他们运动起来,这样牛肉的味道会更好。这一款产品是我们跟VTI公司合作生产的,现在产品已经做出来了,但是我们在开发更小型的产品推向消费类市场。还有应用于驾驶的记录仪,比如一个驾驶者在发生交通意外之前或者是当时或者之后的汽车行驶状态,都可以通过三轴加速度传感器来检测。应用于保险公司的运输记录仪,比如快递公司如果不小心把东西掉了我们可以检测出来,之后可以向一些快递公司索赔。

  陀螺传感器:村田公司主要有两种陀螺传感器。第一种主要是用在汽车导航上面。第二种是用在数码相机的防抖功能上面,性价比上非常高,比较适合消费类电子。
震动传感器: 村田现在震动传感器90%是用在移动硬盘的移动驱动器上面,特别是移动设备的硬盘主要是用的村田的传感器,超过95%的份额。还有应用在TPMS,也就是胎压检测系统里面。村田可以应用震动传感器来唤醒整个TPMS系统,在汽车启动的时候我们可以直接唤醒电路,满足了TPMS在节能方面的需要。

  中国电子元件随着我国的IT行业的发展,一直保持平稳、快速增长, 2007年以来我国电子元件的销售收入已经占据国内电子制造业的第二位。我国整个电子元件的平均产量达到全世界的三分之一。尤其是微特电机已达到70%的比例。展望未来,面对世界整体经济形势的诸多不确定因素以及国内电子元件产生的格局可能带来的冲击,从宏观经济到电子元件市场,机遇与挑战并存。总的来讲,机遇大于挑战。所以自主创新,掌握核心技术、掌握市场对电子元器件企业来说是应对全球市场竞争的最核心之所在。

 

转自《中华电子网》

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