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产品介绍

国内外电子元件技术发展现状及差距

[济南聚鑫安防器材有限公司] [原创] [2008-10-24]

目前,电子元件正进入以新型电子元件为主体的时代,它将基本上取代传统元件,由原来只为适应整机的小型化及其装配新工艺的要求,变为满足数字技术、微电子技术发展所提出的特性要求。同时,新型电子元件技术的发展体现了当代和今后电子元件向高频化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、响应速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、组件化、复合化、模块化和智能化等发展的趋势,产品的安全性和绿色环保也是其发展方向。

     世界电子元件技术片式化、小型化、高精度化、高频率化的发展趋势,在电子元件的各个门类中都得到了充分体现,具体如下。片式化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一,也是电子元件发展史上的一个重要里程碑,并由此掀起了组装革命的热潮。目前,各类电子元件,包括无源元件、机电元件、音响元件和复合元件,均已有相应的片式化产品,如片式的电阻器、电容器、电位器、电感器、连接器、继电器、开关、蜂鸣器、扬声器、滤波器、振荡器、延迟线、变压器、传感器等。

    目前,电子元件正进入以新型电子元件为主体的时代,它将基本上取代传统元件,由原来只为适应整机的小型化及其装配新工艺的要求,变为满足数字技术、微电子技术发展所提出的特性要求。同时,新型电子元件技术的发展体现了当代和今后电子元件向高频化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、响应速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、组件化、复合化、模块化和智能化等发展的趋势,产品的安全性和绿色环保也是其发展方向。

    世界电子元件技术片式化、小型化、高精度化、高频率化的发展趋势,在电子元件的各个门类中都得到了充分体现,具体如下。

片式化

    片式化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一,也是电子元件发展史上的一个重要里程碑,并由此掀起了组装革命的热潮。目前,各类电子元件,包括无源元件、机电元件、音响元件和复合元件,均已有相应的片式化产品,如片式的电阻器、电容器、电位器、电感器、连接器、继电器、开关、蜂鸣器、扬声器、滤波器、振荡器、延迟线、变压器、传感器等。

    在电子元件片式化进程中,电阻器和电容器一马当先。据统计,2002 年,日本电阻器片式化率达89%,陶瓷电容器片式化率达80%,钽电容器片式化率2001年达99%。美国电阻网络片式化率2000年达41%。至于电感器片式化率,到2002年日本、美国均已达70%,而信号电路用的电感器片式化率已达80%以上。开关的片式化率达20%以上。

    我国片式电子元件中电阻器、电容器、电感器片式化率较高,目前已超过70%,但片式机电元件基本上还没有产品或处于起步阶段。我国电容器行业除能生产各种传统电容器外,现已生产片式陶瓷电容器、片式钽电容器、片式铝电容器和片式塑料膜电容器。国内可大批量生产片式电阻器和片式电阻网络,并已大量出口,片式电阻及片式电阻网络用的瓷基片也已开始生产。

小型化

    电子元件在片式化的同时,小型化也在迅速进展,不仅传统元件在迅速小型化,片式元件也在迅速小型化。目前,1608型(1.6mm×0.8mm)片式阻容元件已成为日本生产的主流产品,1005型(1.0mm×0.5mm)的片式阻容元件已成为移动通信设备使用的主流阻容元件。片式钽电容器和片式塑料膜电容器最小尺寸均已达1.6mm×0.8mm,且已商品化,片式陶瓷电容器、片式负温度系数热敏电阻器(NTC)已开始批量生产0603型(0. 6mm×0.3mm)微小型产品,1608型金属化塑料膜电容器和云母电容器产品均已商品化生产。2mm见方的片式微调电位器也已商品化。

    压控振荡器现已降到0.05cm3(4.8mm×5.5mm×1.9mm);今天不仅 0.02cm3的温度补偿晶体振荡器(TCXO)已开始批量生产,而且0. 012cm3(4mm×2.5mm×1.2mm)的TCXO已开发成功。2003年日本已开始批量生产体积仅0.0045cm 3(2.5mm×2.0mm×0.9mm)的石英晶体滤波器。 来源:http://tede.cn

  在继电器产品方面,当今日本欧姆龙(Omron)公司已为非对称数字用户线(ADSL)、调制解调器、测试设备等开发了目前世界上尺寸最小的继电器G6J系列,其尺寸仅为0.445cm3(4.8×10.3×9mm),同时该公司还开发了当今尺寸最小的片式继电器G6K系列,其体积仅0.325cm 3。

我国片式电阻器和片式电阻网络的产品尺寸包括3216、2125、1608及 1005型;4.5mm×4mm×2mm和6.8mm×6.8mm×5.5mm的片式玻璃釉微调电位器已批量生产。同步固态继电器领域国内水平较高,可生产最小体积达φ8.5×7.1mm的继电器。国外已生产5mm×5mm×5mm的微型电子变压器和厚度仅为0.2mm的平面电子变压器,而国内还尚待开发。

      元件小型化的同时也导致了安装成本的不断提高。在新型电子元件产品中,集成电路和无源元件占全部电子元器件及零部件的生产总成本的46. 1%和9.1%,而在总安装成本中却分别占12.7%和55.1%,甚至某些片式元件的管理和安装成本已经超过其价格。因此,新型电子元件包括片式元件、无源集成元件等,已经成为制约整机进一步向小型化、集成化发展的瓶颈。为了应对这一瓶颈,模块化得以大力发展。目前小间距模块化已经成为电接插元件的重要发展方向。大力发展小间距、多功能、组合化、模块化、智能化的新型连接器也是今后产品结构
 调整的主要目标。模块化正逐步进入整个无源元件领域。元器件的小型化过程中与模块化的结合将越来越紧密。
 
复合化和集成化

  电子设备的薄轻小型化对电子元件复合化、集成化的要求也越来越强烈。由1608型4个片式电阻器集成的片式电阻网络已成为日本片式电阻网络的主流产品,而1005型4连的片式电阻网络应用已急速增长。嵌入电容器中的片式电感器已批量生产。连接器与其他部件或电路的复合化产品也在不断发展,日本厂商已开发了具有良好电磁干扰(EMI)屏蔽特性的嵌入滤波器的D连接器,并已用于笔记本计算机,集成同轴/信号电路的直角通孔连接器已上市。

  在传感器方面,美国摩托罗拉公司已将化学传感器与加速度和压力传感器相集成,Burr-Brown公司已提供集成有红外LED/放大器的气体传感器,从而提高了性能,降低了成本,缩小了体积。在通信电缆方面,由几股信号线和同轴线构成的复合通信电缆已成功用于移动通信设备,两同轴6信号线的8导体电缆和两同轴16信号线的18导体电缆已大量上市。在微电机方面,德国Faulhaber电机公司开发了集成有磁性敏感元件的脉冲传感器和专用集成电路的微电机。

高频化

    电容器的高频化,要求降低电容的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)。在MLCC领域,美国ATC、AVX和英国Morgan公司在RF/微波高功率和微波高Q、微波低等效串联电感技术方面已居世界领先地位。日本Murata采用铜内电极已获得了极低等效串联电阻产品。在低等效串联电感方面,美国Johanson Technology公司100pF电容器的等效串联电感仅0.2nH;而TDK的3216型104pF电容器 的等效串联电感仅为0.28nH,等效串联电阻仅为14mΩ,分别为传统3216 型产品的44%和70%;而3216型2200pf的三端电容器其等效串联电感为0.03nH,等效串联电阻为32mΩ,仅分别为常规产品的1/25和1/8。
 
高性能和高精度化

    小尺寸、大容量、低等效串联电阻、宽工作温度范围等一直是电容器高性能的重要特征。日本电容器制造商已利用CV(电容电压乘积)值达10 万的钽粉生产并销售DO壳号(7.3mm×4.3mm×2.8mm)的钽电容器,其等效串联电阻很低,10V100μF、10V150μF和6.3V220μF产品的等效串联电阻(100kHz)仅分别为60mΩ、55mΩ和45mΩ。在铝电解电容器方面,日本松下电子元件公司的8mm×7mm的22μF(25V)铝电容器,等效串联电阻仅50mΩ,额定纹波电流1600mA。独石陶瓷电容器利用2μm 或2μm以下厚度的介质材料已可获得1005型1μF和4532型(4.5mm×3. 2mm)100μF的容量,产品已商业化。

 

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