新型片式元器件在电子信息技术领域的应用

新型片式元器件在电子信息技术领域的应用

发表时间：2018-11-27T15:52:15.867Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：王娟

[导读] 集成化，智能化和多功能化方向发展。计算机等终端产品在信息技术浪潮的冲击下通过以Internet为核心的全球网络已经与传统通信技术融为一体。基于此，本文主要对新型片式元器件在电子信息技术领域的应用进行分析探讨。

王娟

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摘要：当今片式元器件产业在全球范围内迅速增长，促进了电子设备向轻薄短小，集成化，智能化和多功能化方向发展。计算机等终端产品在信息技术浪潮的冲击下通过以Internet为核心的全球网络已经与传统通信技术融为一体。基于此，本文主要对新型片式元器件在电子信息技术领域的应用进行分析探讨。

关键词：新型片式元器件；电子信息；技术领域；应用

1、前言

计算机主板，调制解调器，服务器亦大量采用片式元器件和SMT，以求降低成本，提高产品性能，进而发展到包括运载火箭，卫星通信，卫星定位，导航，雷达，电子对抗等新型电子装置在内的航空，航天，国防军事等尖端技术领域也普遍采用片式元器件和SMT，片式元器件的更新换代，已成为电子技术飞速发展的基础，现代信息化浪潮的需求，又促进了片式元件的微型化，高频化和高性能化。

2、片式元件的小型化、微型化、复合化

随着片式元器件和SMT，在各类电子技术的广泛应用，通用元件自身的小型化乃至微型化，及其复合化与IC的高度集成化相呼应，对实现电子信息产品的轻薄短小起着决定性作用。

在片式元件小型化进程中，便携式信息与通信终端产品如，笔记本电脑，掌上型电脑，移动电话，IC，卡等等，因其高度紧凑的结构要求，促使片式元件由1206、0805向0603、0402甚至0201发展。0603规格是目前片式阻容元件的主导品种日本村田公司和松下电子部品公司。分别于1997年和1998年推出，0201型片式多层陶瓷电容器（MLCC）和片式电阻器，创下了片式元件微型化的新纪录，标称电容量和电阻值分别为1~1000pF和10W~1MW，无论从元件的制造还是从应用，包括贴片焊接等来看，0201都已趋于极限。为了进一步实现高密度装配，元件的复合阵列化无疑是更为有效的一种途径，飞利浦公司、日本村田、京瓷、Rohm公司、韩国三星公司等均能生产0612型，即0603×4个片式多层陶瓷电容排，或称电容阵列/电容网络。京瓷公司最新改进型为0508，即0402×4个京瓷公司研制的，0408型，即0402×4片式电阻排，较4个0402分立式片阻的实际贴装面积减少32%，松下公司0201型片阻较0402型缩减面积59%，而2个0302型（0201×2）片式电阻排则较4个0402型片阻缩减面积63%，目前0201×4型片式电阻排正在研制中，此外，具有各种功能电路的电阻网络，阻容网络更是层出不穷。

电感器的片式化滞后于阻容元件。1996年，电阻和电容的片式化率为86%和84%，电感片式化率为52%，移动通信对片感小型化的要求促使塑封绕线型电感尺寸规格降至1008、0806，无外壳卧式绕线型可降至0603，而多层电感器则凭借其结构优势已降至0603和0402。日本TDK、村田、太阳诱电、TOKO等公司均有0402型面世。例如，太阳诱电公司推出0402尺寸的HK1005型，MLCI用于PDC制式800/1500，MHz双频移动电话，其中，1.5~10nH低电感量品种用于RF功率放大器取代印刷式微带电感线圈，使1W功率放大器模块的体积缩小至

10mm、10mm、1.8mm。

3、片式元件高频特性的改进与提高

传统陶瓷电容器采用1类热稳定型和2类高介电常数型陶瓷材料作为电介质，按照IEC等国际标准规定，其测试频率分别为1kHz和

1MHz，故俗称高频瓷介电容器和低频瓷介电容器。在线路板插装的电容器引线长度为2~3mm标称电容量为100~1000pF的高频瓷介电容器的固有谐振频率f0为60~200MHz，10pF及更小容量规格为600~1000MHz。一方面，电容器的使用频段应远低于固有谐振频率，另一方面对于高于1MHz的频率范围，电容器的损耗因子受介质极化，引线与电极集肤效应和电导率等诸多因素影响而急剧增高，即Q值迅速下降，这就是常规、高频、瓷介电容器在高频特性方面的欠缺。而使之在高频段应用受到极大局限，早在60年代就出现了将多层陶瓷电容器MLC的芯片用作厚薄膜混合集成电路HIC的外贴元件，并因其无引线结构而被称为无感电容，在相当宽的频段内表现出优良的频率特性，例如

100~1000pF的MLC去掉引线后，f0可提高到100~400MHz，10pF及更小容量规格，f0可高达900~2000MHz。70年代随着SMT的兴起，MLC 芯片演变为片式多层陶瓷电容器MLCC而直接贴装于印刷电路板PCB，极大地提高了电路和功能组件的高频特性。例如，彩电、录像机用调谐器是较早实现元件全片式化的功能组件，并且对片式电容的高频特性有较高要求。此后无线寻呼机、移动电话也需要使用高频特性优良的片式电容对于300MHz以上的射频/微波段，除了f0和Q值外，等效串联电阻ESR也是需要考虑的重要指标。

4、精密元件与功能电路的高性能化

无源元件R、C、L参数的精度对于调整与控制电路参数从而实现设计功能起着重要作用，过去，对于时间常数，谐振回路等往往需要使用精密级元件，如金属薄膜型电阻器，云母介质电容器等等，因原材料和加工工艺限制价格极高，现在片式矩形固定电阻器是在氧化铝基片上印刷制备RuO2电阻体后涂覆端电极，并逐只通过激光调阻工艺保证其极高的阻值精度，常规品种很容易达到±1%(F)~±5%(J)精度，最高可达±0.1%(B)、±0.25%(C)和、±0.5%(D)。而对于电容器，电感器两类元件，除薄膜型电感器和电容器本身工艺优势以及云母电容器通过在制造过程中微调容量，可生产精度略高的±2%(G)或±0.25~±0.1pF(±0.2~±0.1nH)规格外，大多数品种精度仅能保证，J(±5%)~K(±10%)或±0.5~±0.25pF(±0.5~±0.3nH)。1类瓷介电容器尽管有最稳定的温度系数00.3nH)1类瓷介电容器尽管有最稳定的温度系数15~30×10-6℃–1但因制造工序能力所限，高精度规格只能通过检测分选得到因元件参数离散导致电路参数的不确定，而需在一定范围内调整，所以，在传统元件门类中，微调电容器，电感器和电位器均占据相当重要的地位，但随着SMT的发展，微调式元件的片式化面临着更突出的技术难度。1996年微调电容器的片式化率为40%，而微调电感器和电位器低于这一数字，片式微调元件还存在外形偏大，非标准异型结构不便于贴装等缺点加上高频特性的提高受限，明显不利于在移动通信领域的进一步推广和应用。

在此基础上，又出现了新型激光微调片式电容器和电感器，突破了传统电容和电感精度调整的技术难题。此外，它还可实现高频LC带通滤波器电路的逐级调整，该种产品采用高频高稳定陶瓷介质材料，调整后维持优良的高频特性，同时具有较低的元件成本和装配调试成