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日本电子元件技术发展综述
[发布时间]:2010年8月2日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:44520
【导读】: 1概述随着亚洲电子元件制造商国际竟争力的增强,日本电子元件工业已处于全球市场的剧烈竟争之中。为了保持日本电子元件工业的持续增长,日本元件制造商正在加速开发电子元件发展的新技术和新产品,并正在利用尖...

1概述

  随着亚洲电子元件制造商国际竟争力的增强,日本电子元件工业已处于全球市场的剧烈竟争之中。为了保持日本电子元件工业的持续增长,日本元件制造商正在加速开发电子元件发展的新技术和新产品,并正在利用尖端的前沿技术和独有的核心技术开发增值产品,以推出具有高度竟争力的产品。

1.1关注未来增长领域——移动电子装置

  当今的移动式电子装置,包括移动电话,在体积和功能上正以快速步伐向前发展,高性能、多功能数字式消费产品,如平板电视,DVD、录像机、笔记本电脑和汽车电子装置正在成为流行产品,它们的发展对电子元件技术提出了更高的要求。因此,日本元件制造商进一步强化了电子元件的技术开发,致力于提高有关微制造、微电路、高频和材料等基础技术的成熟性和完善性,以满足下一代移动电子装置的需求。

  为提供高增值产品,工业界还积极从事模块的开发,如为了制作功能组件,制造商通过将模块与衬底和软件的结合优化高频电路技术,以提供高附加值的模块。

1.2利用独有的核心技术

  为形成和扩大新的经营业务,制造商正在利用他们各自的核心技术,并以下一代增长领域为目标开发新技术和新产品。

  随着电子装置开发周期越来越短,元件制造商缩短了从元件设计到实际投产的时间,对此,工业界已致力于支持和利用防真技术。

1.3打造工业界的联盟

  为了坚持中长期的研究和开发,工业界大力开展了基础研究。制造商制订了5—10年基础研究的技术路线图,包括材料技术、纳米级加工技术和其他加工技术。为了强化基础技术,制造商高度重视与国内大学的协作,并与其他公司形成联盟。

  为应对剧烈的市场竟争,制造商需要在短时间内批量生产专用产品,而这需要极端高档的生产技术,因此,制造商正在进一步提高模具精度和开发高效能的自动组装机,并正在加速提高其有关制造的专业技术知识。

  为将专家的技术知识转变成新产品的设计,许多电子元件公司已综合考虑多年来积累的技术诀窍和熟练的技能,并在内部有计划的共享它,以及使它们通过数字化的设计用于制造过程中。

  随着电子元件工业的进一步发展,市场的日益全球化以及元件公司数量的增加,公司内部的协作将影响到全球范围。因此,制造商正在考虑建立一个新的业务开发系统,此系统将更重视公司内部的协作,而这些协作将超越公司内部的各部门,如中央研究室、经营开发部门以及国内外的销售部门。

1.4应用领域将继续扩大

  自2006年以来,电子元件制造商的数量已日益增多,大量的主要竟争者除制订他们各自的中长期业务计划,还将扩大电子元件的应用范围,包括支持各领域形成的新应用,如汽车、能源、生物技术、医药和环保等。在这一趋势中,日本电子元件技术将在支持各种新应用中得到进一步发展。

1.5 小尺寸、轻重量、低外形和环保、节能仍是元件制造商关注的重点

  为了适应对数字家用装置、信息和通信设备以及汽车对标准通用技术的要求,电子元件技术的发展将围绕着轻重量、小尺寸和低外形开展,同时保证电子元件的可靠性、高精度和高稳定性得到进一步提高,此外,对环保和节能等因素也将给予更多的考虑。

2电容器

2.1铝电解电容:重点关注尺寸、容量和功率

  最近,电容器制造商对降低电容器尺寸和提高其容量的技术已给予了更多的关注,与其电容器相比,铝电解电容器有较小的体积和较大的容量,当前。纵向和横向的片式铝电解电容器产品已发生了极大的变化。除低阻抗、耐高温和长寿命的片式电解电容器外,具有改进声频质量的片式电解电容器的需求正在增长,而高度为3mm的小型片式铝电解电容器已得到开发。

  大尺寸铝电解电容器,在针对实现清洁能源和改善功率电路能耗效能方面已获得显著进展。为响应节能的要求,倒相器应用获得了扩大,而铝电解电容器在这一日益扩大的应用领域中,具有有效的可用性。

  在汽车方面,出现了清洁能源车,如混合动力汽车、燃料电池汽车和电动车等,并有可能其应用将扩大。这些清洁能源汽车装有使用倒相器电源驱动的马达,而这需要使用大容量铝电解电容器。

  此外,为满足低等效串联电阻(ERS)的要求,许多导电聚合物电容器已被开发。作为驱动母板CPU的电源其对小尺寸、大容量和低ESR的聚合物电容器有强烈需求,这此电容器起初是为用于个人计算机开发的,而现在已大规模应用,生产规模也在迅速扩大。此外这些电容器已开始使用在高性能游戏机和平板电视中。

2.2陶瓷电容器:0603型产品受青睐

  日益增多的0603型多层陶瓷片式电容器正在被装置在各种高性能模块以及诸如手机之类便携式装置的主板中。而最近,某些制造商已开始销售0402型多层陶瓷片式电容器,其可靠性与0603相当,应用在不断增长。此外,有些制造商已在开发在一个封装件中集成有必个电容器的电容阵列,以减少传统电容器的使用数,这种电容器阵列将有利于降低成本和提高组装密度,通常,它以两列和四列型式排列。

  在汽车应用方面,某些制造商正致力于开发汽车用的高温电容器,包括开发能确保150℃高可靠性产品,同时还在加速开发至少可用于100V的陶瓷电容器。

2.3钽电解电容器:重点提高容量

  通常,钽电解电容器被认为是介于陶瓷电容器和铝电解电容器之间的一类电容器。功率电路对小尺寸、大容量和低ESR钽电容器的需求正在增长。

  最近,为降低尺寸和增加单位体积容量,采用底电极结构的钽电容器已出现,这种产品通过降底电极面积可提高容量,从而使之具有较大的介质面积。在某些情况下,这种产品的容积效率较一般电极结构产品高3倍。

  为提高钽电容的容量,制造商采用了高CV值钽粉。通常,钽电容器使用CV粉值为100000或低于100000的钽粉,最近,使用120000CV/g钽粉的大容量电容器已投放市场。

2.4塑料膜电容器:中高压产品需求增长

  与铝电解电容器一样,为实现低ESR,使用高聚物作为阴极层的导电聚合物电容器市场已扩大。

  对塑料膜电容器来说,由于倒相器和汽车的内在需求,中高压金属化塑料膜电容器的开发正在获得进展,同时,LCD倒相器对中压塑料膜电容器的需求正在增长。

  尽管倒相器和大屏幕LCD电视采用包封型电容器正在增多,但中、小屏幕显示器,包括个人计算机显示器,对片式塑料膜电容器的需求正在扩大,这些片式塑料膜电容器需要耐高压,并采用耐热的聚苯硫醚做介质材料。

  预计功率电子设备对塑料电容器的需求增加。塑料电容器适用于在中高压电路中,因此,预计各种工业电子设备和汽车的电源电路对塑料膜电容器的需求将有增长。在汽车领域,随着生态汽车工业的出现,对高压塑料膜电容器的需求将增长。

3电阻器

3.1小型化进一步推进

  进一步推进小型化是各种电阻器最显著的技术趋势。今天,对较0603型更小的电阻器的需求正在进一步扩大,0402型片式电阻器已开始大规模生产。0402型片式电阻器在2005年完成可靠性和封装评价后,工业界已将其用于诸如高性能模块的专项应用中。

  网络电阻或电阻阵列已与片式电阻器一起成为高密度组装的重要因素。其系列包括膜型、薄膜型和金属箔型。通用厚膜阵列一般采用由2个电阻芯片组成的双排型和四个电阻芯片组成的四排型。虽然在生产方面,基于1608型电阻芯片的电阻阵列生产量大,但为满足组装密度更高的要求,对基于1005型电阻芯片的电阻阵列的需求正在扩大。

3.2低阻值片式电阻器应用继续扩大

  除微小型片式电阻外,大多数电阻器制造商正在试图强化低阻值片式电阻器的开发,其原因是这种电阻器被日益扩大用于电源电路和马达电路的电流探测,因为探测电流需要具有足够额定功率和低阻值的小型片式电阻器。

  为应对这一需求,金属板低阻值片式电阻器系列正在变得更多种多样,某些额定功率为1W2W的片式电阻器已经能够提供几毫欧的超低阻值和±1%的检测精度。

  除低阻值片式电阻器外,许多公司还致力于开发作为高增值产品的熔断电阻。这种电阻器是为确保电子装备的安全性和可靠性而开发的,其市场正在扩大,例如,装置在电源电路和电池保护电路中的熔断电阻。

  在电阻器的其他开发领域,耐硫的片式电阻器已作为一种新产品出现在市场上。这种产品对硫化具有高度的低抗能力,估计其耐硫化能力长达80-100年;并能防止因硫化物引起的电阻断开,因为片式电阻器的硫化点是用特殊材料保护的。

3.3电位器:3型和4型是主流产品

  目前,对用于实现电路调整的小型和低外形半固定电阻器的需求相当大,其中主流产品是直接为4型或3型的片式、单旋和工业用密封型金属陶瓷微调电位器。这些片式微调电位器开始是用于笔记本计算机,但现已主要用于调整通信设备的电源电路。

  在其他方面型,3型和2型的片式微调电位器通常使用敞式片式电位器。随着用于诸如DVD的光拾波器需求的增长,作为激光器功率调整的片式电位器的生产量最近已有增长。需求表明,当需要使用单个片式微调电位器时,通常使用成本较低的3型片式微调电位器;当需要使用2个片式微调电位器时,通常使用2型片式微调电位器,因为这种情况下要求更高的组装密度。

4电感器

4.1低外形款式领先发展

  高频片式电感器的小型化已发展到0603型的迭层型款式,现还在推进向低外形绕线型功率电感器发展,这种电感器用于便携式设备的电源中,其厚度约1mm

  个人计算机的CPU要求提高时钟脉冲频率和进一步提高处理速度,因此,现需要驱动CPUDC-DC转换器使用具有小尺寸,低外形和大电流容量特性的扼流线圈,为此,制造商已在积极推进具有这些特性的扼流线圈的开发。

  在对小尺寸和大电流容量扼流线圈需求日益增长的环境中,制造商正积极尝试开发采用铁粉芯的扼流线圈。

  为应对诸如移动电话、数字式相机和便携式数字播放机等便携式数字装置市场的发展,元件制造商推进了具有高电流容量的小型功率电感器的制作技术。

  最近,对低外形功率电感器需求的增长,使厚度近似于1mm的功率电感器系列产品得到扩大。而其小型化通过几种技术的组合得以实现,如最佳的磁路技术,包括材料的磁芯设计技术,以及使用直径为0.1mm以下细线的高精密绕线技术。

4.2重点关注噪声抑制

  高速差动传输线作为一种噪声抑制措施已获得大量关注,许多元件制造商正在加速开发具有高速差动传输线的新产品。随着更高速的数据传输线,如通用串行总线(USB2.0)、IEEE1394和低压差动信号传输法,在便携式设备、个人计算机和数字相机中的装置,这一趋势预计将继续。

  此外,对作为噪声抑制的高性能通用模式的扼流线圈的开发正在加速。为了响应对高速特性的要求,除了绕线型片式电感器外,市场上已出现了利用薄膜技术的电感器产品。

  由于便携式装置的高密度组装,要求对其周围环境采取抗电磁干扰措施,而片式磁珠可被用来实现这一目的,其产品最小尺寸已达1005型,其产品系列根据所需特性,如低直流电阻等,已在扩大。为适应电子元件组装密度的提高,最近0603型产品已得到开发。

5高性能电源小型、高效、节能

  开关电源在各种应用中要求实现最佳化设计。其技术趋势根据市场可能稍有不同,但降低尺寸和提高效能仍是对开关电源的通用要求,其他要求,如廉价、环境保护、节能也是开关电源设计需考虑的因素。

  在降低尺寸和提高效率方面,制造商正在通过使用金属氧化物半导体场效应晶体管实现高频和高速交换,并选用小型和低外形元件,以及利用高密度组装技术来提高组装密度。此外,为了抑制热量的产生和实现无风扇设计,制造商正在提高开关电源的转换效率。

  作为工业设备用的标准开关电源除必须符合各国的安全标准和噪声控制规定外,制造商还在开发包括缩短交付时间和降低成本的技术方法。

  通信基础设施电源系统的容量通过组合程序块转换器得到了提高。因此,DC-DC转换器模块正在积极推进小型化和高功率。

  由于新的和升级的工业设备其功能的扩大,该领域正在开始使用多输出电源。在这一领域,能符合各种输出类型的技术正在通过用户专用设计得到发展。

  此外,市场对能用于无缝连接输出积木块和AC功率积木块的设计概念也有需求,最近,半导体制造商设备,如IC测试仪,对这种需求已浮出水面。

  电池驱动的便携式装置,如手机、数字相机的笔记本个人电脑,需要小尺寸、轻重量的适配器,因此,非常有必要考虑适配器的便携性,并需要实现与世界标准的相容性,包括输出量程、安全标准和噪声控制规定等。

  可以预计汽车工业对电源需求将保持长期稳定,除了要保证防震、防冲击、温度和湿度的影响外,电动车还要求降低电源的重量和尺寸,以及提高效能和使用轻合金外壳。由于汽车领域,特别是随着混合动力汽车的出现,环境已成为一个关键字,而环境保护测量需要电源技术的支持。

6连接器

6.1低外形连接器需求增长

  随着诸如蜂窝电话之类的移动装置日益小型化、高性能和多功能,对高密度组装要求正在强化,因此,对小型连接器有极大要求。

  近来,市场对用于设备内部连接的低外形连接器的需求已有相当大的增长,对超小型的低外形操作开关和指示开关的开发也已开始加速。

  蜂窝电话用的板-板连接器大部分已转向0.4mm中心距。作甚低外形端子用的0.4mm中心距、0.8mm高的连接器的商业化生产正在向前推进,而供柔性印制电路(FPC)用的0.5mm中心距和0.3mm中心距连接器产品系列已迅速扩大,而且,超低外形或0.85mm高、0.3mm中心距的FPC连接器正在投放市场(见表1)。

  

  

6.2精细中心距产品需求强烈

  在日本,手机附加了数字电视地面广播服务的功能,因此,对双动型(上推、旋转型)手机的需求正在日益增长,并取代标准的翻盖型手机,而双动型手机在铰链部分需要复杂的运动装置。因此,增加了对0.5mm0.4mm中心距细线同轴连接器的需求,并要求具有精细中心距特点的新产品更强固。随着市场将手机外部特征设计置于更重要的地位,使手机有向具有简单功能的超低外形棒型方向发展的趋势,因此,工业界也要求开发与之相适应的低外形连接器。

  此外,串行ATA连接器和Infiniband连接器正在随着下一代存储域网络(SAN)高速I/O系统串行接口而商业化。

  Infiniband连接器是下一代高速接口连接器,它符合Infiniband贸易协会(IBTA)标准。由于高速通信设备开发和通信数据容量增加,设备和服务器之间需要高速信号连接,为此Infiniband连接器已得到了开发。I/O连接器通过对信号的差分传输能处理2.5Gbps1.25GHZ的高速传输,并提供差分信号之间的屏蔽,以及降低信号之间的噪声和外部噪声。

  在蜂窝电话方面,制造商已在积极努力开发符合诸如微型安全数字(SD)卡的超小型卡式连接器。

7开关小型、安全、易操作

  供移动设备操作和检测用的超小型开关的开发正在积极进行之中。对移动设备操作开关来说,操作的容易性和安全性与降低开关尺寸和提高其可靠性同样重要,所以,制造商强调改进技术和优化人-机接口,而这些要求在开关制造中正在得以实现。

  在检测开关方面,遵照精细设计原则的米粒大小的开关已投入商业化生产。为提高产品设计的灵活性,具有能从多个方向进行检测的检测开关已得到开发。

  此外,制造商还开发新的键盘,其重点是超低外形、易操作和无线性。为满足最近的安全要求,如生物统计识别验证,许多重要的开发活动也已在进行之中。

8磁头提高记录密度

  作为硬盘驱动器(HDD)的巨磁阻(GMR)磁头的技术革新正在向前推进。随着HDD存储密度的增加,对提高HDD中磁头表面记录密度的需求同时也在增长。

  为了提高记录密度,磁头制造商正在继续推进工艺开发,充分考虑利用纳米技术来开发超小装置,发送录放磁头的运行和探测性能,降低媒介磁膜和磁头磁极之间的缝隙,包括磁头的浮动量。

  最近,一种隧道磁阻薄膜磁头已得到了开发,并已开始大量生产,实现了170Gbit/平方英寸,并具有高度灵敏和高记录密度,其记录密度通过利用垂直磁记录方法得到了提高。

  随着记录密度不断提高达到饱和点,降低记录媒体噪声和改进信噪比(SNR)变得日益困难,因此,为解决这一问题,制造商正在积极开发突破技术。

  降低媒体记录磁化程度是降低媒体噪声和改进媒体噪比的通常方法,同时,可以提高记录密度和形成一个锐位,然而,当使用CIP-GMR磁头时,信号放大率实际上可达到最大.所以,要在信号电路中产生所需的电压是困难的。困此,制造商开发了共焦推挽(CPP)回放磁头,这种磁头允许相对于磁膜表面的纵向电流通过。

  随着诸如便携式数字音频设备播放机和蜂窝电话等小型便携式装置装备HDD,制造商在开发能与诸如1英寸和0.85英寸HDD等微型驱动器一起使用的磁头方面已取得了进展。

  为了实现大容量HDD的高记录密度和便携式装置中的HDD的小型化,改进磁盘的读写性能是重要的。作为一种实现高读出功能的方法,制造商已对具有高灵敏度隧道磁阻薄膜磁头给予了关注。

9小型马达节能、长寿命

  随着电子装置越来越小,运行速度越来越快,功能越来越强,容量越来越大,用于这些装置的小型马达也变得更小、更轻,同时还具有高效能、低振动和低噪声的特征。而制造商现还在加速开发有助于实现节能、长寿命和环境保护的创新技术。

  最近,马达制造商已增加了小直径步进马达和直流马达的开发活动,这些马达是用于数字相机、数字摄像机和照相手机等小型电子装置中。随着百万像素手机市场的全面增长,在手机马达方面已出现了新的应用领域,例如,除采用呼叫告警振动马达外,还采用了电子图像放大驱动马达。以这些新应用为目标的超小型、低外形和高性能的马达的开发工作正在获得进展。

  当前,具有照相功能手机的电子图像放大驱动马达除需降低尺寸外,还需要开发高精度、低振动和耐冲击的先进技术。

  装置在设备内部的冷却风扇马达被用于办公设备、各种通信设备和服务器。除这些应用外,随着数字家用装置和笔记本个人计算机变得更小和具有更强大的功能,制造商已决心将技术开发的重点放在装置在设备内部的冷却风扇马达的小型化、高空间容量和低噪声方面。为获得高空间容量,制造商开发了独特的叶片形状,并改进了结构设计。为了设计最佳的马达,已全面使用计算机仿真技术。

  由于HDD在诸如数字家用装置等非PC产品中应用的扩大,市场对用于HDD心轴中的液态轴承马达的需求正在增长,该马达具有一个非接触式结构,因此,具有高精度、低噪声的长工作寿命等特征。

  在非PC产品市场上,除HDD记录器、数字式摄像机和汽车导航系统外,HDD还被装置在其他数字家用装置中,而对用于便携式数字音乐播放机中的小于1.8英寸微驱动器的需求也在增长。马达制造商正致力于创制小直径心轴马达,包括1.8英寸和1.0英寸的款式。

  装有HDD的手机市场预计不久将达到充分规模,因此,作为0.85英寸HDD用的超小型心轴马达的开发在获得进展。

10结束语

  随着亚洲电子元件工业的迅速发展,日本电子元件工业已失去了其长期主宰世界电子元件市场的霸主地位,但当今的日本电子元件技术仍居世界领先地位,尤其是其面向数字化技术、针对新一代移动电子装置和应对环保和节能的要求,积极调整产品结构,开发新的设计技术和制造技术,使其电子元件技术仍是世界电子元件发展潮流的引领者和创新者。

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