移动产品用元器件发展浅析

移动产品用元器件发展浅析

     微电子和电子元器件制造业在各方面为移动技术提供了很好的硬件支持——从半导体电路、显示器、印刷电路板一直到通用电子部件。依靠技术上的不断创新，移动设备将朝着紧凑、轻量化、多功能化的目标继续迈进。
    
    

    
     移动设备所用电路元件的两个重要发展趋势是，设计日益小型化和在模块中集成多个元器件。因此，如果电子产品要满足消费者所提出的多种功能以及设计方面的要求的话，则各个元器件必须能满足苛刻的尺寸和重量要求。在这个过程中模块化将起到相当重要的作用，因为模块化可以有效减少待安装部件的数量，因而大大缩小印刷电路板的尺寸，减轻设备的重量。
    
     移动装置中常常使用片式电阻、层叠片式陶瓷电容和片式电感。它们一般尺寸很小，且采用了先进的阵列技术。1×0.5mm是移动装置中最常见的片式元件尺寸，先进的0.6×0.3mm(0603型)则将成为未来的标准。0603尺寸标准已经应用在手机中的温度补偿晶体振荡器(TCXO)，压控振荡器(VCO)以及功率放大器和摄像模块上。这类尺寸的采用，使得模块得以进一步缩小。0603型芯片也被用在一些手机的主板上，有理由相信，这种芯片最终会被应用到包括数码相机在内的各式各样移动装置中。
    
     阵列技术和面向超小型化的设计已经取得了显著的进展。例如，工程师们已经开发出多重串连(multiple string)型片式电阻，可以通过两个1×0.5mm的片式电阻的连接得到1×1mm的缀连电阻。如果使用的基本单元是0.6×0.3mm的片式器件，则缀连后的器件尺寸可以小到0.6×0.6mm，这样就可以提高安装密度。陶瓷电容和电感也可以使用相似的阵列技术。设计人员把陶瓷电容和电感组合在一起，开发出了阵列化的LC滤波器。在很多电子产品中像这样的多重串连芯片可以有助于抑制噪声。
    
     除了移动设备中的关键电路元器件，电容器也是目前新品开发关注的一个焦点。这其中包括片式钽电容，片式铝电解电容以及导电聚合物电容。这些产品的电容值在提升，尺寸也得以缩小。快速、高频的CPU中所用的解耦电容的研发目标，则是减小等效串连电阻和电感，减小尺寸，并且增大电容值。
    
     扼流圈方面的技术竞争也正在升温，它必须变得比以往更小、更短，并且能承受更大的电流。为满足这些要求，线圈生产商正在努力开发新颖的结构设计(包括磁芯)，使产品能具有与竞争对手不同的鲜明特色。
    
     移动设备离不开小巧轻便、方便携带使用的AC适配器。因此，AC适配器正从传统的降压型变换器演化为使用高频开关技术的开关型适配器，其内部使用的元器件要比降压型变换器更紧凑。高效率的开关型适配器可以减少散热，有助于减小尺寸和重量。
    
    
    
     印刷电路板的不断小型化和薄型化是移动设备发展的一个基本要求。为了满足这样的要求，并使成本下降，制造业已经积极采用多层电路板结构。由于可以使设备变得尽可能的轻便小巧，内通孔(inner via hole，IVH)技术在便携式摄像机、手机等移动装置中得到了广泛应用。然而，当手机和其他类似终端需要彩色LCD、摄像以及其他高级功能时，安装密度的提高就势在必行。这已经推动了叠放式(build up)多层电路板的应用。
    
     工程师们正在开发各种制造工艺，以在移动装置中应用叠放式多层电路板技术。这一技术的一个实例就是任意层内通孔工艺(ALIVH)。该工艺允许在任何一层上开出通孔，增加了设计的自由度。
    
     由于人们不断努力提高安装密度，移动装置的电路板结构现在一般都能够达到四到八层。价格则随着层数的增加而增长，所以生产商必须在压低成本和保持竞争力之间找到平衡点。要应对这些挑战，就需要开发专门的技术来有效提高安装密度。除了普通的减法工艺，生产商还采用半加法和全加法工艺。对于移动装置电路板来说，导体线宽/导线间隔一般规定为100/100微米 (mm/L/S)。不过目前精细加工方面的技术进步使得L/S=75/75的细微化水平渐成主流。另外，通孔会给高密度安装带来困难，但工程师们正在开发一套激光加工系统来克服该结构的使用而带来的尺寸上的损失。
    
     为了满足开合式手机(翻盖或者折叠式)的需要，许多生产商正在将柔性电路板和刚性电路板结合在一起。
    
    
    
     由于移动电话技术进入所谓的第三代(3G)后具备了新的多媒体功能，那些为移动电话服务的半导体厂商们就必须努力为此进一步推动技术的进步。相应的，应用处理器的研发正在脱离传统的通信处理用基带LSI，而开始自身独立的发展。
    
     德州仪器(TI)公司是最早设计和生产针对具体应用的处理器的几家公司之一。该公司的OMAP1510型处理器已经被用于NTT DoCoMo公司的三款FOMA型手机中。今年二月份，德州仪器公司发布了OMAP1610型产品，其特点在于10mW的待机功耗(只相当于以往机型的1/10)，并具有基于硬连线的安全功能。
    
     另一个例子是日立公司的SH-Mobile应用处理器。由于瞄准了日本手机市场的二代半(2.5G)产品，该类处理器的应用范围大为拓宽。日立全球市场战略的一个重点是今年SH-MobileV的推出，支持130万像素的相机应用。今年晚些时候，公司还将发布SH-Mobile2，具有电视电话功能，以及两维和三维的图形引擎。2004年，日立公司计划推出基于新架构的新型300MHz、540MIPS CPU内核，这将使移动电话可以同时执行多条指令。
    
     STMicroelectronics公司将于今年提供Nomadik产品的样品，这是一种多媒体专用处理器，具备了ARM926EJ-S内核以及可编程的智能加速器(Smart Accelerator)，软件只限于采用ARM代码，以努力简化开发过程。
    
    
    
     移动装置，例如手机，笔记本电脑以及 PDA，都使用了大量的耦合连接和变换部件。该领域的竞争相当激烈，主要是因这些关键部件决定了整个移动装置的重要特性，如重量、厚度、高度、大小、传输速率、可操作性和外观。
    
     由于手机被用来收发电子邮件和玩电子游戏的机会越来越多，操纵开关必须具有更长的使用寿命、以满足这些新增功能的要求。生产商于是推出了尺寸为7.5mm×7mm×0.6mm、可以经受300万次按压的开关。
    
     手机键盘将更加趋于小巧、轻量化，并且具备优良的可操作性。内部的连接器大都采用压力接触方式，包括板到板的和柔性印刷电路(FPC)的。工程师现在常常采用低高度、窄间距的连接，以顺应移动设备不断变小、变薄、变轻和多功能化的发展趋势。端子间距为0.5mm的板到板连接器已经实现了大规模生产。手机和PDA往往采用0.4mm端子间距的板间连接器。
    
     说到柔性印刷电路板所用的耦合连接器，工程师们正在将端子间距为0.3mm的这类连接器应用到手机和数码相机中。目前市场上的柔性印刷电路一般为0.9mm高，具有0.2、0.3、0.5mm三种线宽/线距。
    
     目前，在存储棒、安全数字(SD)存储卡、其他类型的存储卡连接器以及SIM卡连接器等方面，开发工作最为活跃。另外，生产商正在通过赋予产品更低的高度、各种形状的插接头和半锁机制这些高级特征来扩展产品。对适用于小尺寸板卡的连接器的需求已经在逐渐增长。在那些单个插槽可接插多种类型插卡的复合卡连接器方面，目前也发展得越来越快。
    
     在变换部件中，小型振动电机的需求正在增长，手机中的该类器件主要用来在短信到来时提供静音提示。随着手机越来越小巧轻便，振动电机也同样需要缩小尺寸。最近，直径4mm的有磁芯和无磁芯振动电机已经成为标准。工程师们还开发出了4mm直径的高性能电机和直径4mm以下振动电机。