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【挠性电路】如何帮助电路保持纤薄

三月 06, 2019 | I-Connect007
【挠性电路】如何帮助电路保持纤薄

挠性电路出现后,实现了电子电路刚性部分的动态互连,在电子产品设计领域起到了不可估量的作用。最近挠性电路被发扬光大的另一个优点是,它可使电子产品变得更薄。很多不同类型的电子产品都可从中受益。挠性电路小体积的最大用户和最大受益者应该是无处不在的智能手机,现在智能手机几乎已掌控了我们生活的方方面面。 

产品越来越薄的发展趋势已经悄无声息地持续了多年,而且还有可能继续发展下去。挠性电路使“保持薄型”一词有了全新的含义。

为了让挠性电路能够持续使产品变得更薄,他们将需要来自电子互连产业中其他元素的一些帮助,以继续推动产品变得越来越薄、越来越小。在该进程中,半导体工业是主要的技术合作方。今天,半导体晶圆的厚度已薄至25 µm,有时甚至可以更薄。有趣的是,由于富有创新精神的半导体工程师的努力,曾被认为特征尺寸已难以再减小的限制被他们突破了。

由于相对面的结构差异,薄晶圆往往会翘曲,甚至可能像报纸一样卷起,这一直是令人担忧的问题。IC封装(包括晶圆级封装)有助于保持厚度减小增益,同时减少组装件的总厚度,此外,由于3D组件成为应对密度挑战的更突出的解决方案,晶圆堆叠重新定义了高密度芯片实现方案的可能性。

在使产品更小更薄的进程中,另一个要素是无源器件技术。埋入式无源器件技术长期以来一直是制造小外形组件采用的方法之一,尽管这并不是它的设计初衷。埋入式无源器件最初是为节约电路所占用PCB表面面积而采取的方法。事实证明,它们在诸如通常装有无数分立器件的模拟电路应用中尤其具有吸引力。现在无论是对于贴装工艺还是焊接工艺,它们的组装都成为了挑战。

然而,分立器件有一个极具吸引力的特性,使其突破了大多数嵌入式替代品的极限。更具体地说,就是分立器件具有更好的公差,不易随时间漂移。因此,人们已经做了相当多的努力,把分立无源器件埋嵌电路板。迄今为止,所有已知的努力都集中在使用具有传统水平朝向的标准器件上,因此增加了对更精确的贴装精度和更昂贵的贴装设备的需求,需要设备做出进一步的改进。 

一种具有吸引力的替代方案是创建无源和有源分立器件,这些器件很薄并且可以通过设计实现垂直方向的连接。已经设想并且实现了埋入式电阻的垂直朝向,然而,美国专利No.7049929中描述的结构变化可以说是更实用的。不管怎样,有趣的替代概念涉及垂直朝向分立元器件的创建。 这些预想的替代器件具有分立器件的所有优点,同时节省了表面空间,并具有更大的灵活性,可用于高密度电路组件的设计。

随着材料科学的不断发展,尤其是纳米技术的不断发展,创建具有各种电阻值及电容值的器件以满足广泛的设计需求,已成为可能。例如,介电常数材料如MgNbO3+PbTiO3,介电常数已达到了22600。因此小而薄的器件能够提供大量的电容,还可以缓解对上世纪70年代开始实施的大尺寸分布式电容技术的依赖。电阻,特别是那些具有低电阻值及低精度要求,及最少公差问题的电阻也是这类设计的很好候选对象。不过,随着时间的发展,无庸置疑,更高精度和更高公差要求的器件也应该会越来越多。 

对于适合于埋入电路的垂直朝向分立器件,需要对电路制造过程做出一些适当的调整,而且目前需要有能够完成该任务的特殊设备。此外,应该减少对旋转和精度的关注。图1为预期结构及组装工艺的实例。

图1:小体积挠性结构及其组装实例 

总之,未来对于更薄电子产品的需求仍将不断发展,并且将会继续突破限制。所描述的解决方案以及减少使用焊料的工艺(可能是影响组件整体高度的重要因素),可能会在帮助电子产品在未来几年保持小体积方面发挥重要作用。

Joe FjelstadVerdant Electronics的创办者,是电子互连与封装技术领域的国际权威和创新者,拥有150多项美国专利。他是《挠性电路技术》《现代电子芯片规模封装》等书的作者及编辑。

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标签:
#设计  #FPC 


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