智能化時代已經到來觀察一下我們周圍,可以發(fā)現,智能化家用電子及電器,如智能電視機、電灶具、電熱水器等;智能化終端如手機、手表式終端等,智能化汽車電子及智能化公交系統(tǒng)等,其發(fā)展的總趨勢是以智能化為核心的信息化,系統(tǒng)化和網絡化。
這些變化也可以從智能化設備和系統(tǒng)框圖構成來分析對電子元器件的新要求:
1)指揮控制系統(tǒng)--嵌入式處理器芯片,高速,大容量的集成電路,計算芯片已經滲入到各種系統(tǒng)和產品中。整機采用雙核、四核,八核以至更多的芯片并行,以加速運算速率的智能化處理。
2)信息采集系統(tǒng)--以傳感器為代表將各種信息轉化為電信號,并進行處理。傳感器技術是一項當今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來的高新技術之一,也是當代科學技術發(fā)展的一個重要標志,它與通信技術、計算機技術構成信息產業(yè)的三大支柱。
如果說計算機是人類大腦的擴展,那么傳感器就是人類五官的延伸,當集成電路、計算機技術飛速發(fā)展時,人們才逐步認識信息攝取裝置--傳感器沒有跟上信息技術的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達、五官不靈”。
但是目前傳感器的發(fā)展已成為一個瓶頸,對其品質、穩(wěn)定性、一致性與可靠性等程度要求越來越高。還出現如數字話筒、智能傳感器模塊等一些數字化器件。
3)傳輸系統(tǒng)--信號荷載信息,經過不同的頻率交換、調制或編碼,變成適當的形式,以便適合于各種不同媒介質的傳輸。傳輸系統(tǒng)需要高速大容量網絡,包括無線、有線傳輸,常由兩者結合傳輸。
a)傳輸系統(tǒng)為有更高的傳輸速率和帶寬,對元器件品質要求如;高頻、帶寬、阻抗匹配、電磁干擾、穩(wěn)定性與耗損等等特性有更加嚴格的要求,這將導致這些符合條件的元器件發(fā)展更快。
b)光網絡,光電結合更加普及,如光纖到戶(FTTH),光纖到桌 (FTTD),許多終端都有光接口。光電結合和轉化的元器件如光器件,光電轉化元器件等不斷出現和高速發(fā)展。
網絡傳輸速率越來越快,如3G通信,國際電聯“IMT-2000”(國際移動電話2000)標準規(guī)定,移動終端以車速移動時,其傳轉數據速率為144kbps,室外靜止或步行時速率為384kbps,而室內為2Mbps.4G是集3G與WLAN于一體,并能夠傳輸高質量視頻圖像,它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載,上傳的速度也能達到20Mbps.
4)執(zhí)行系統(tǒng)--如控制元件(繼電器,包括固體繼電器)、微特電機及功能性電子元器件發(fā)展更快。功能性電子元器件是具有某些獨特功能的元器件,如頻率、時頻及顯示器件等,以區(qū)別構成一般電子線路的阻容感元件、開關等元器件。
5)軟件系統(tǒng)--智能化軟件,如智能化網絡的軟件。
印制電路技術的支撐與元器件發(fā)展的相互支撐由于HDI(高密度互連技術)集中體現當代PCB(印制電路板)最先進技術,它給PCB帶來精細導線化、微小孔徑化。HDI多層板應用終端電子產品如移動電話(手機)是HDI前沿發(fā)展技術典范。在手機中PCB主板微細導線寬度/間距50μm~75μm/50μm~75μm已成為主流。此外導電層、板厚薄型化、導電圖形微細化帶來電子設備高密度化、高性能化。加上由于裝配密度高,不同頻率的元器件的相互干擾更為明顯。
HDI緊隨移動電話發(fā)展,帶動信息處理和控制基本頻率功能的LSI和CSP芯片(封裝)、封裝用模板基板的發(fā)展。當前,在PCB的內層形成半導體器件(有源組件)、電子組件(無源組件)埋嵌PCB已開始量產化,組件埋嵌技術是PCB功能集成電路的巨大變革,同時對相應的裸芯片和元器件的結構和載帶又有了相應的要求。
無論是剛性PCB或是撓性PCB材料,隨著全球電子產品無鉛化,釬焊溫度提高,要求它們的耐熱性更高,因此新型高Tg、熱膨脹系數小、介質常數小,介質損耗角正切優(yōu)良材料不斷涌現。同樣,對其上的元器件也帶來了以上同樣的要求,即耐熱性更高,熱膨脹系數小等。
光電PCB利用光路層和電路層傳輸信號,這種新技術關鍵是制造光路層(光波導層)。它是一種有機聚合物,利用平版影印、激光燒蝕、反應離子蝕刻等方法來形成。
總之,印制電路板從工藝和特性上對元器件有高頻特性好、一致性、高可靠、高穩(wěn)定、高精度、耐高溫,微小型、超小型化,也對它們外型結構及新型載帶等提出更高要求。
從以上智能化設備及系統(tǒng)分析中,可以看到對元器件的總的要求是:1)智能化元器件要有適應更高頻率,更高速率的特性。2)高速發(fā)展帶動以智能化元器件為代表的新功能性元器件向更高層次、更好的特性、成系列的發(fā)展。