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超小型元器件“RASMID?”最新技術(shù)推進(jìn)小型化、高精度趨勢(shì)

發(fā)布時(shí)間:2014-02-26 責(zé)任編輯:cicy

【導(dǎo)讀】近年來,隨著智能手機(jī)、平板電腦等各種設(shè)備的高性能化發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)于元器件的要求趨向小型化、薄型化以及高精度、高可靠性。最近可穿戴終端興起,對(duì)小型化、薄型化的要求日益高漲。ROHM在此前發(fā)揮獨(dú)創(chuàng)的微細(xì)化技術(shù),積極推進(jìn)元器件的小型化技術(shù)革新,提供電阻器、晶體管、二極管、鉭電容、LED等世界最小尺寸產(chǎn)品。

但是,2004年開發(fā)了0402(0.4×0.2mm)尺寸的電阻器之后,小型化進(jìn)展停滯不前,憑借現(xiàn)有的制造技術(shù),在切割工藝中存在±20μm的較大封裝尺寸公差以及貼片脫落等各種各樣的問題,0402尺寸一度被認(rèn)為是微細(xì)化的極限。

打破微細(xì)化常識(shí)的RASMID™系列

其中,ROHM于2011年開發(fā)了03015(0.3 mm×0.15 mm)尺寸的世界最小貼片電阻器,相比以往的0402產(chǎn)品尺寸成功減小了44%。2012年開發(fā)了世界最小半導(dǎo)體—0402尺寸的齊納二極管。2013年,產(chǎn)品陣容中增加了0402尺寸的肖特基勢(shì)壘二極管(SBD),同時(shí)實(shí)現(xiàn)了03015尺寸的貼片電阻器量產(chǎn)。


[ 圖1 ] 與0.5mm粗細(xì)的自動(dòng)鉛筆芯對(duì)比

ROHM將這些采用與傳統(tǒng)截然不同的新工藝方法實(shí)現(xiàn)了小型化、以驚人的尺寸精度(±10μm)為豪的世界最小元器件定位為RASMID™(ROHM Advanced Smart Micro Device)系列。

驚人的尺寸精度

ROHM通過采用與以往不同的、獨(dú)創(chuàng)的微細(xì)化技術(shù),在開發(fā)制造系統(tǒng)的同時(shí),改進(jìn)切割方法,在切割工藝上將封裝尺寸公差大幅降至±10μm。通過提高尺寸精度,消除毛刺和碎片,有助于減少貼裝時(shí)的吸著誤差以及提高貼裝精度。


[ 圖2]高精度的切割工藝
<通過采用底面電極,大幅減少貼裝時(shí)的誤差>

在將微小的、細(xì)長形狀的貼片元器件排列在印刷電路板上通過回流爐等進(jìn)行焊接時(shí),細(xì)長的貼片有時(shí)會(huì)像樓房一樣樹立起來。這種現(xiàn)象被稱作呈現(xiàn)出高樓狀的“曼哈頓現(xiàn)象”或像碑石一樣的“立碑現(xiàn)象”等。

元器件樹立起來的原因是由于焊錫表面的張力以及溫度上升的時(shí)間點(diǎn)等多種因素綜合造成的,但是受電極左右平衡的影響也很大。多面電極的情況下,側(cè)面和底面受焊錫牽引,產(chǎn)生如下圖紅線方向的力。如圖所示,焊錫的印刷位置以及電極尺寸如有偏差,會(huì)被牽引到接觸面積大的方向,特別是極小的貼片容易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象。另一方面,如果是底面電極,只有底面才會(huì)產(chǎn)生拉力,極不易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象。


 [ 圖3 ] 由于電極面方向偏差小,不易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象

RASMID™系列產(chǎn)品尺寸精度提高,電極左右的偏差小,電極表面采用了耐腐蝕性的金,因此焊錫的潤濕性得到提升。

第二頁:rohm超小元器件各種參數(shù)介紹;

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通過共同開發(fā)貼裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)高精度、高密度貼裝

RASMID™系列不僅僅追求產(chǎn)品的小型化,乃至貼裝技術(shù)也進(jìn)行了更加實(shí)用化的技術(shù)開發(fā)。新尺寸03015產(chǎn)品通過與主要的4家貼裝機(jī)廠商反復(fù)協(xié)商,通過提供大量樣品進(jìn)行貼裝評(píng)估,最終達(dá)到了零不良率。

在引腳電板處焊接的焊錫部分叫做角焊縫,多面電極的情況下,側(cè)面和上面也會(huì)附著焊錫,需要占用印刷電路板的面積。通過高精度化和底面電極化,占用最小限度的面積即可,安裝面積可以減少約40%。

憑借小型輕量化,具備優(yōu)越的耐沖擊性、接合可靠性

通過小型化以及采用底面電極,焊錫的接地面積變小,人們擔(dān)心耐沖擊性也會(huì)隨之減弱,但是相比以往0402尺寸產(chǎn)品,改進(jìn)材料,將質(zhì)量輕量化,對(duì)于整機(jī)落下時(shí)給電路板帶來的沖擊力,其耐性反而提高了。

0402(0.4×0.2mm)尺寸的肖特基勢(shì)壘二極管

該肖特基勢(shì)壘二極管采用了作為RASMID™系列特點(diǎn)的新工藝,應(yīng)用于智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)高密度貼裝,是世界最小級(jí)別產(chǎn)品。相比以往的0603尺寸(0.6mm×0.3mm),成功將尺寸降低了82%。


[ 圖4 ] 0603和0402尺寸的肖特基勢(shì)壘二極管對(duì)比

一般來說,二極管的貼片微細(xì)化和電氣特性成反比。通過采用獨(dú)創(chuàng)的貼片元器件構(gòu)造和超精密加工技術(shù),在正向電壓(VF)為首的主要電氣特性方面,在維持了與以往產(chǎn)品(0603尺寸)同等水平的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了超小型化、超薄型化,打破了普遍認(rèn)為的相反關(guān)系。(表1)

尺寸
VF
(@IF=10mA)
IR
(@VR=10V)
VR
(反向電壓)
0603
(已有)
0.37V
max.
7μA
max.
30V
min.
0402
0.37V
max.
7μA
max.
30V
min.









[ 表1 ] 0603(0.6×0.3mm)與0402(0.4×0.2mm)尺寸產(chǎn)品的規(guī)格對(duì)比

03015(0.3×0.15mm)尺寸的電阻器

03015電阻器在量產(chǎn)的電子零部件中達(dá)到了最小型。相比以往的0402產(chǎn)品,成功地將尺寸降低了56%。


(圖5)電阻器0402(0.4×0.2mm)和03015(0.3×0.15mm)尺寸產(chǎn)品對(duì)比

2012年1月開始樣品出貨,在2013年真正開始量產(chǎn)。為了進(jìn)一步為設(shè)備的小型化做貢獻(xiàn),目前還在開發(fā)0201(0.2×0.1mm)尺寸產(chǎn)品。

尺寸
額定功率
額定電壓
元件最高
電壓
電阻值
容差
電阻值范圍
電阻溫度
特性
使用溫度
范圍
03015
1/50W (0.020W)
(額定功率×標(biāo)稱值)的計(jì)算值與元件最高電壓值中取較小的值
10V
F(±1%)
J(
±5%)
10Ω91Ω
(E24)
±200ppm/
-55+125
100Ω1MΩ
(E24)
±200ppm/








[ 表2 ] 03015(0.3×0.15mm)尺寸產(chǎn)品規(guī)格一覽表

總結(jié)

ROHM以采用新工藝、新技術(shù)的“RASMID™系列”為中心,擁有眾多世界最小零部件,以此滿足智能手機(jī)、可穿戴終端等日益高漲的小型、薄型化需求。
 

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