可携式设计当道整合型被动组件势起

本文作者:admin       点击: 2005-02-05 00:00
前言:
整合型被动组件的
优点
被动组件小型化一直是产业界的发展主流,但是面对现今电子产品快速的升级变化,使用表面黏着技术之小型化被动组件已经无法完全符合系统产品的需求。此外,在电路板上,组件的体积及组件间之连接电路所占用的面积是产品小型化最大的限制,而且过多的焊点除了降低系统的可靠度,也增加了产品的制造成本。
系统中被整合的组件个数越多,越能藉由减少电路板面积及表面黏着焊点次数,来提升系统的稳定度及良率,藉此降低组装成本和工时;而表面黏着设备不易处理的过小组件,如0201尺寸芯片,使用整合型被动组件除了可以进一步缩小组件及电路板尺寸外,亦大幅提升了系统组装的可靠度。以移动通信产品为例,若使用0402或0201尺寸的组件,在电路板的设计上必须用到4层板,除了设计困难及费时外,系统的组装、可靠度、良率及成本上皆不易控制,但采用整合型被动组件则可有效解决此问题,且只需用到两层电路板即可。故利用电路设计与相关的制程技术将被动组件整合甚至将主动组件纳入成为模块,已成为往后国内外主要通信及信息大厂争相发展的方向。
  
LTCC或IPAD
整合型被动组件已经由单纯的整合少量的电阻,电容或电感等被动网络与数组组件,演进发展成整合型被动组件(IPDs)与整合型主被动组件(IPADs)之类的功能模块。主要的被动组件厂商也都不断发展更小型的封装,如BGA与芯片尺寸封装(CSP),以因应不同应用的特性,提供更高的整合度。
组件大厂在模块的做法上已不单只是电阻、电容、电感或二极管的整合来取代多个主被动组件而已。厂商对手机设计在愈趋形轻薄短小的形式下对模块化与整合型被动组件的需求日益升高。包括LTCC(低温共烧多层陶瓷)技术在内的被动陶瓷技术一直是发展主力,同时也进一步发展出其它技术如硅晶薄膜(thin-film-on-silicon),它是使用一种半导体制程来生产内含主动组件的IPD。
不论LTCC或硅晶薄膜都没有技术上的限制,问题反而是在价格与供货状况。目前,LTCC是蓝芽技术应用的主要选择,但不代表IPD不能取代这些应用。只要以硅晶为基础的IPD的产量提高,无线技术的厂商将可能采用这种整合型组件。对被动组件厂商而言,有一些整合型组件的产量还无法高到使成本大幅降低,许多客户采购的依据还是以每颗组件的价格为主,或者拿单颗电阻芯片与排阻或排容的价格相比。数组组件的价格或许高些,但要是客户算一算整个应用的成本,还是比较节省成本,最好设计工程师要提供采购建言。简言之,下游客户的采购心态还是需要时间再教育。
  
硅晶薄膜的角色
尽管得面临许多挑战,许多被动组件厂商还是针对大量市场投入整合型组件的计划。像Bourns(美商柏恩)即采用硅晶薄膜技术将被动组件整合到主动组件上。 近几年Bourns将其厚膜电阻网络产品线加以扩充,新增硅晶薄膜产品,使该公司得以将萧特基与稽纳二极管整合到同一封装上。Bourns也提供采用CSP封装的组件,也扩充其厚膜产品线包括整合电阻,电容与电感的组件。该公司的低通滤波器(CSP-IPDs)内建电阻,电容,电感与稽纳二极管,做为可携式电子产品数据端口的ESD保护。手机业者需要ESD(静电放电)保护且同时要滤除EMI(电磁干扰)。
针对手机与数字产品的ESD保护与过滤EMI,ST的IPADTM滤波器受到手机大厂的普遍采用,它包含整合不同类型的主被动组件在硅基板上,可节省的PCB空间达65%,相当于整合40颗分离组件到单芯片上。ST的IPAD技术所包含的组件为ESD保护二极管,低通滤波器,线路终端器,推升或下拉式电阻,逻辑开关或RF萧特基二极管等。ST推出了EMIF02-MIC02F1,EMIF04-10006F1与EMIF06-10006F1等三款IPAD组件,便是针对无线应用量身订做,以因应手机设计厂商对更高整合度与强化可靠度的需求。
相较于外商较早投入IPAD或IPDs的脚步,台湾也有专攻此领域的厂商成立。光颉科技于1997年10月成立于新竹科学园区,是台湾第一家结合薄膜/厚膜的制程技术与高频被动组件/模块设计开发能力,提供符合未来高频化与小型化需求的整合型被动组件与高频组件/模块等关键零组件的专业厂商。光颉科技利用薄膜制程的精密特性及厚膜技术的成本优势,将组件整合理念作最有效的发挥。这些积体被动组件可由数个相同组件整合成一个网络,如电阻网络(Resistor Network)或电容网络(Capacitor Network);也可由数十个不同组件组成混成电路,如电阻/电容网络(R/C Network)。光颉更以特殊之半导体薄膜技术,根据多年实验累积的数据库及仿真软件的设计分析,依照产品的特性需求,将组件整合于硅芯片或氧化铝陶瓷基板上,例如将电阻、电容和二极管及电阻、电容和电感等组件做设计整合,降低组件间之寄生电容及电感,在高速传输中仍可稳定地保持信号的完整性,大幅的提高了系统的效能。