日系厂商持续领导电子产品周边器件创新

作者：孙昌旭, 李坚

当欧美公司在半导体市场掌握着主控IC的主要话语权时，日系厂商却在另一个领域不离不弃，不断创新——这就是周边电子器件，并且，当主芯片在性能、工艺上的比拼变得越来越透明的时候，周边器件的创新将会成为未来电子产品差异化的重要手段。而这种差异化的实现，并不需要终端厂商付出像主芯片那样的昂贵的代价。

在2011年深圳高交会电子展，我们看见日系厂商以强大的阵营，一如既往地向中国厂商展示着他们在周边器件、在最新材料技术上的巨大领先。尽管经历了大地震影响，日本作为全球重要的电子产品生产国，以及全球领先的元件厂商主要出口地，在周边电子元器件领域仍然占有主要话语权，在原材料技术以及制造工艺方面保持领先地位。

被动器件小型化成趋势

日本是被动元件产业强国。2010年日本企业被动元件(包括电阻、电容、电感)产值占据全球60%左右的份额，特别是在高端被动元件领域更具有突出优势。在被动本次展会上，包括村田、TDK、罗姆等多家日本厂商展示了其被动器件产品。

其中罗姆株式会社展示的世界最小贴片电阻03015尺寸(0.3mm×0.15mm)引起广泛关注。沙砾大小的50万颗电阻被放置于沙漏中(图1)，与一直被称为微细化的界限的0402尺寸(0.4mm×0.2mm)产品相比，此款产品的尺寸成功缩小了44%。开发这么小尺寸的元器件，其目的是为为动辄使用数以百计电阻的智能手机提供更加小型化功能。不过这种尺寸目前还没有成为标准，真正工业化应用还需时日。

图1：罗姆株式会社展示的世界最小贴片电阻03015尺寸(0.3mm×0.15mm)引起广泛关注。沙砾大小的50万颗电阻被放置于沙漏中。

罗姆最小电阻展示了日系厂商在制造工艺和材料工艺上面的强大实力。此次成功开发不是采用传统的电阻制造技术，而是通过独创的微细化技术开发出制造系统，同时，改进了切割方法，使切割工艺中的封装尺寸公差大幅降低，仅为±5?m。除了最小电阻，该公司同时开发了多个业界最小尺寸的元器件，例如0806的晶体管、0603的二极管、世界电小的钽电容器1005、业界最小的贴片LED、最小尺寸的TCT电容器1608、最小的导电性高分子电容器1608和超小型电源模块等。

TDK本次展出的SESUB（嵌入式半导体基板）封装技术，就是对flip chip封装技术的一大提升。通过该技术，模块和系统级封装（SIP）可实现更为细小的尺寸：TDK提供的嵌入式半导体基板-厚度仅为300μm，其嵌入高度可减少约35%，同时由于集成了半导体元件，模块底面积可减少40%以上。可为手机和集成电路的系统封装提供小而薄的模块，并且提供更好的散热性和抗电磁干扰能力。

除此之外，松下电工介绍了其独创的“Tough contact”构造技术，可为其连接器产品实现产品的窄间距化、低高度化和窄长化。同时针对移动设备中不可避免的振动、冲击，具有相当高的接触可靠性。

而松下的另一款MIPTEC(3D贴装元器件技术)，可以进一步提高设计自由度。该技术在成形品表面形成立体而细微的电路，运用独创的成行表面活性化处理技术和激光步线工艺，通过定制满足客户对形状、步线的要求。通过这种技术，可大幅度减少空间体积，同时可将相关部件配置在理想的位置和角度实现各种裸晶封装。

{pagination}

无线充电成下一个“蓝海”

当电子产品功能越来越多，越来越便携化的同时，对电池效率和电源管理的要求也越来越高。此次村田展出内阻仅为数mΩ、外形尺寸小且封装体积非常薄的低内阻电双层蓄电装置，满足了电子设备对电池多样化的需求。据在场工作人员介绍：“通过实现电极构造等电化学系统的优化设计，此次新开发的电双层蓄电装置的工作温度范围非常宽，并能够根据供电对象的要求，灵活地进行从低功率至大功率为止的充放电。同时，电双层蓄电装置还可被作为辅助电源。”

TDK旗下的东电化兰达则推出了一款Z+系列CVCC可编程电源，该电源可以根据预先设置的电压/电流范围及负载情况自动工作在恒压或恒流模式。电压和电流可通过电源上的旋钮，或者外接电压，或者连接到电源的计算机进行调整。

除了对电源管理的进一步提升，无线充电也是目前增长迅速的新兴应用。本次村田就展示了其全球“首款电场耦合无线充电”技术(图2)，据该展台工作人员介绍，相比现在主流标准的电感式无线充电(WPC)，它有四大优点：一可为5W以上终端充电，目前WPC还无法做到，所以它可以为iPAD和笔电充电。二是充电时发热微弱。三是电极片比电感线圈薄得多，可以做到几个um，更易集成到手机等超薄终端。四是不用像WPC那样点对点，充电面积大。她介绍日立已基于该技术为ipad2设计一款无线充电器，下月上市，未来可能会集成到iPad的下一代产品中。据称，充电效率为70%左右，与WPC相当。无线充电正成为为领先半导体厂商的另一个竞争蓝海，美国高通公司，前不久也收购了一家无线充电公司HaloIPTV的大部分资产，该公司专为电动公路车辆提供无线充电技术的公司，也是基于电感的线圈式。虽然目前会针对大电流的汽车充电，但是未来用该技术进军手机市场是可想而知的事情。另一半导体厂商TI则是WPC标准的主要倡导者。

图2：村田展示了其“首款电场耦合无线充电”技术。相比现在主流标准的电感式无线充电(WPC)，其电极片比电感线圈薄得多，更易集成到手机等超薄终端。

传感器面临更广阔应用

随着智能手机等移动设备的不断发展，今天一台移动终端内可能需要使用各类传感器实现功能，包括动作探测、环境光、距离、温度和湿度。这些传感器可以帮助改善移动与游戏设备中基于运动的精度，同时也可为汽车、家居等领域提供更广阔的应用。

在本次展会上，最吸引人眼球的“明星”可能就是村田展示的“顽童”和“婉童”了。今年的村田展台上，“顽童和婉童”再次登场，向台下观众表演自行车和独轮车绝技。其中“小男孩”村田顽童表演了“停而不倒、检测障碍物、在坡道上新走、骑车过S型平衡木”的技艺，“小女孩”村田婉童则展现了“倒车行走、跟随行走和过S型平衡木”的技能。

通过这种生动的表现形式，观众可以进一步对“幕后英雄”——各种各样的传感器产生更加直观的认识。其中“检测障碍物”的功能就是通过机器人胸前的超声波传感器来实现的，这个传感器可以发出超声波发现障碍物从而让机器人回避或者停下。而“停而不倒”的功能则主要是通过陀螺传感器来实现，它可以感知位置的横向晃动，而纵向晃动可以通过车轮的前后摆动进行控制。

除了村田，各家日本厂商也不甘示弱，纷纷推出了各自的传感器产品。

TDK旗下子公司爱普科斯(EPCOS)此次展出了全球最小型封装的数字气压传感器T5400，尺寸仅为2.78 x 2.23 x 0.8mm3。针对汽车市场，该传感器可以更好的保证汽车的稳定性和安全性。

松下电工则推出了价格昂贵的8x8阵列二维红外温度传感器，可通过感知物体或人的温度来定位。比如让空调根据人所在位置定向调温，让电磁炉加热更均匀。当然还有很多应用可创新，其采用的数字输出接口也为设计者带来方便。目前价格虽然昂贵，但是批量后价格会很快下降。

罗姆在本次展会中推出了其“四大战略”，其中的“传感器战略”是在与拥有图形识别传感器处理技术的LAPOS Semi conductor、德国大型SIC芯片制造商SiCrystal、以及美国Kionix公司进行融合后推出的一系列传感器产品。包括4方向检测传感器、接近传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、红外线图像传感器等产品。据了解，罗姆目前在已有的霍尔传感技术、温度传感以及光传感等技术基础上，正在通过结合Kionix的加速度传感器技术，强化向运动传感器方面的机会。

本文来自《电子工程专辑》2012年1月刊，为本刊作者原创，谢绝转载。