薄膜組件和集成的下一步是體積效率
對(duì)用于生產(chǎn)的下一代電容器、電阻器和電感器的新工藝和材料的興趣和投資明顯增加。這一趨勢(shì)包括在資本設(shè)備上的支出和基于更大、更多樣化的電子材料集合擴(kuò)展內(nèi)部知識(shí),這些電子材料已被現(xiàn)場(chǎng)證明可以產(chǎn)生納法拉、納歐和納亨。推動(dòng)電子元件走向未來(lái)的兩個(gè)關(guān)鍵市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素是元件小型化趨勢(shì)和更高工作頻率下的新產(chǎn)品推出。
緊跟路線圖路線圖終于將體積效率的極*推到了新的存在水平,采用 008004 EIA(英寸或 0201 毫米)外殼尺寸芯片,現(xiàn)在可用于陶瓷片式電容器和陶瓷片式電感器(但尚未明顯可用)在貼片電阻器中,無(wú)論是厚膜還是薄膜電阻,供應(yīng)鏈中都可以感受到這種缺失)。如此小的產(chǎn)品變得越來(lái)越難以處理以準(zhǔn)確“取放”,但與任何好的技術(shù)一樣,學(xué)習(xí)曲線很快就會(huì)掌握。在無(wú)源器件中,陶瓷電容器和陶瓷電感器中用于制造如此小的電子元件的使能技術(shù)是薄膜技術(shù)的發(fā)展。
首先讓我說,厚膜技術(shù)有可能比20年前設(shè)計(jì)工程師認(rèn)為的更進(jìn)一步擴(kuò)展。與任何破壞性技術(shù)一樣,它只有在大量建立拾放機(jī)器和人們?cè)诩埳虾灻溺昀顺敝胁拍馨l(fā)揮*大作用(也稱為恐龍);然而,就像任何好的顛覆性技術(shù)一樣,推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)需要大約 20 年的時(shí)間;貿(mào)易展攤位的小玩意兒,高架滑梯的永無(wú)止境的過渡,終將其帶入流行的思維模式,在那里它的“設(shè)計(jì)”就像任何初級(jí)電介質(zhì)一樣簡(jiǎn)單。逐漸進(jìn)入主流的成功技術(shù)之一是用于生產(chǎn)無(wú)源元件的薄膜工藝。
占用多空間的人嘗試讓事情變得更小和更完整是集成無(wú)源電子元件如何發(fā)展的圖示。它展示了被動(dòng)元件行業(yè)的三個(gè)主要部分——電容器、電阻器和電感器;電容器進(jìn)一步突破到陶瓷、鉭、鋁和直流薄膜領(lǐng)域。從固定電容器,我們可以看到陶瓷如何用于厚膜 R/C 網(wǎng)絡(luò)。從等式的電阻器一側(cè),其中大部分興趣在于 R/C 網(wǎng)絡(luò),我們看到網(wǎng)絡(luò)是如何從平面電阻器段開始的明顯趨勢(shì),從厚膜電阻器芯片開始,然后是厚膜網(wǎng)絡(luò),然后結(jié)合與陶瓷電容器形成 R/C 網(wǎng)絡(luò)。該圖表還顯示了如何從電阻芯片開發(fā)多芯片陣列,并隨后將其納入網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。而且,
無(wú)源元件生成的薄膜設(shè)備要求
業(yè)界的普遍格言是,薄膜被動(dòng)元件(薄膜電阻型號(hào))是歷史上生產(chǎn)被動(dòng)元件的厚膜方法(即多層堆疊、繞線、絲網(wǎng)印刷等)的一個(gè)臺(tái)階,是半導(dǎo)體生產(chǎn)的一個(gè)臺(tái)階。組件。關(guān)鍵區(qū)別在于半導(dǎo)體設(shè)備是資本密集型,而厚膜組件生產(chǎn)過程是原材料密集型,這一直是進(jìn)入市場(chǎng)的障礙。然而,隨著新的、更高頻率的產(chǎn)品線的出現(xiàn)以及單個(gè)元件體積效率的持續(xù)下降,薄膜芯片的消耗量現(xiàn)在已達(dá)到數(shù)十億片,需要更大的無(wú)源元件制造商進(jìn)行大量投資(即TDK和村田)。
為了制造薄膜芯片,所需的生產(chǎn)設(shè)備較少,并且主要與物理氣相沉積設(shè)備相關(guān)。然而,隨著時(shí)間的推移,可能需要額外的設(shè)備來(lái)生產(chǎn)完*集成的無(wú)源器件,如下所示。
物理沉積氮化鉭電阻層??需要 PVD ??設(shè)備。它作為薄膜無(wú)源元件標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的要求。這里可以使用舊的 PVD ??設(shè)備,因?yàn)閷?duì)薄膜無(wú)源器件的要求不像的半導(dǎo)體那么嚴(yán)格。一般認(rèn)為,在標(biāo)準(zhǔn)操作中至少需要一臺(tái)額外的“備用”PVD 機(jī)器,以防初始機(jī)器出現(xiàn)故障。每層屏蔽都需要等離子體蝕刻機(jī)和掩模步進(jìn)機(jī)(即電阻一次,電容一次,鈍化一次。需要離子注入機(jī)來(lái)操縱硅以形成二氧化硅或氮化硅電容器;以及ESD保護(hù)二極管,例如齊納二極管、硅雪崩二極管或肖茨基二極管。也可以使用離子注入機(jī)來(lái)形成用于電感的晶體鐵電層。薄膜集成芯片上需要后的鈍化層。這通常是通過化學(xué)氣相沉積 (CVD) 機(jī)器完成的。
而電容層、電阻層和電感層可以應(yīng)用在PVD設(shè)備上;第四層鈍化層一般采用CVD機(jī)進(jìn)行。潔凈室的成本非常高,因?yàn)樗鼈冃枰孛芊?;并且必須不受有機(jī)材料和氣體的影響。通風(fēng)罩必須排出比進(jìn)入時(shí)更清潔的空氣。需要大型空調(diào)裝置進(jìn)行過濾。人們普遍認(rèn)為,激光修邊機(jī)越多越好。需要激光修整設(shè)備來(lái)設(shè)置管芯上的電阻值。包裝非常昂貴,在某些情況下可能高達(dá)成本的 75%,因?yàn)樵撨^程是勞動(dòng)密集型的。
由于勞動(dòng)力成本高,沒有一家美國(guó)公司使用國(guó)內(nèi)資源進(jìn)行包裝,當(dāng)然,除非它是原型工作。包裝一般在日本以外的亞洲國(guó)家完成。需要卷帶設(shè)備來(lái)滿足 90-95% 的訂單。大多數(shù)大批量操作都需要將電子元件包裝成卷帶形式,以便輕松插入貼片機(jī)。然而,一些終用途市場(chǎng),例如電機(jī)控制器的工業(yè)細(xì)分市場(chǎng),需要華夫餅包裝而不是卷帶包裝。測(cè)試設(shè)備是必需品,被視為集成無(wú)源器件生產(chǎn)的瓶頸。軍事/航空航天應(yīng)用的組件測(cè)試非常嚴(yán)格且耗時(shí)。并且在進(jìn)行薄膜加工的成本規(guī)劃時(shí)必須考慮在內(nèi),因?yàn)閲?guó)防和航空航天部門是消費(fèi)的很大一部分,尤其是國(guó)防通信、制導(dǎo)和彈藥。