使用微型模塊SIP中的集成無源器件

1、使用微型模塊sip中的集成無源器件無源器件既可以單獨用法，也可以串聯(lián)或并聯(lián)，是模擬信號處理（rlc用于放大、衰減、耦合、調(diào)諧和濾波）、數(shù)字信號處理（上拉電阻、下拉電阻和阻抗匹配電阻）、emi抑制（lc噪聲抑制）和（r用于電流檢測和限制，lc用于能量累積）的重要組成部分。分立元件的局限性過去，無源元件是分立的，這意味著它們是分離創(chuàng)造的，并且在電路中通過印刷電路板()上的導(dǎo)線或電源軌相連。隨著時光的推移，它們沿著三條路徑進展演化：更小的尺寸、更低的成本和更高的性能。這些進展現(xiàn)在已經(jīng)很成熟并經(jīng)過了優(yōu)化，但是占位尺寸和高度尺寸意味著分立無源元件總是限制了縮小整體解決計劃的面積和體積的努力成效。無源器件

2、通常在一個應(yīng)用中占物料清單的80以上，占線路板面積約60，占囫圇元件支出約20。這些因素綜合在一起帶來了十分復(fù)雜的庫存控制和存儲挑戰(zhàn)。就其本質(zhì)而言，分立器件是單獨處理的元件。盡管可能有一些辦法可以確保從某些工藝批次中挑選元件，但每個元件仍然具有高度的獨特性。然而，當(dāng)需要十分匹配的元件時，這是一個顯著的缺點。對于需要匹配的設(shè)備來說，元件之間的獨特性和差異性會導(dǎo)致誤差，從而降低時光零點的電路性能。此外，在電路的工作溫度范圍內(nèi)及用法壽命期間，這種性能下降總是越來越糟糕。分立無源器件的另一個缺點是各個元件的組裝和布線十分耗時，并且還占用很大的空間。這些元件用法焊接工藝銜接，普通是通過通孔或表貼封裝技術(shù)

3、(smt)組裝。通孔是一種比較老的組裝技術(shù)，它將帶引線的器件插入pcb的孔中，任何多余的引線長度都將被折彎并切除，并通過波峰焊將器件的引線銜接至pcb互連電源軌。表貼封裝協(xié)助實現(xiàn)了更小的無源元件。在這種狀況下，在pcb上蝕刻貼裝銜接圖案，將焊錫膏籠罩在圖案上，接著用法貼片機來定位放置smt元件。然后，pcb經(jīng)過回流焊工藝（其間焊錫膏液化并建立電氣銜接），并在冷卻時，焊錫膏凝固并將smt元件機械銜接到pcb上。這兩種組裝技術(shù)的主要問題是，焊接過程可能十分不行靠，在缺陷目標(biāo)是每百萬分之幾的行業(yè)中，這一點越來越令人擔(dān)憂。在確保焊點牢靠性方面有幾個因素十分重要：焊錫膏的實際成分（現(xiàn)在基本上都是無鉛的，

4、因此牢靠性降低）、回流焊工藝中的機械穩(wěn)定性（機械振動可使焊點干燥)、焊錫膏的純度（任何污染物都會對焊點的牢靠性產(chǎn)生負(fù)面影響)，以及回流焊工藝中的時光與溫度。焊錫膏加熱的速度如何、實際溫度和溫度的勻稱性怎樣以及焊錫膏加熱的時光都十分關(guān)鍵。其中的任何變幻都可能導(dǎo)致銜接焊盤或通孔的損壞，或者也可能引起器件上的機械應(yīng)力，隨著時光的推移而導(dǎo)致故障。在pcb上采納無源元件的另一個局限是，因為它們板上分布在各處，走線需要很長。這可能會引入未計入的寄生參數(shù)，從而使性能和結(jié)果的可重復(fù)性受限。通常，pcb走線具有大約1 nh/mm自感的長度和電容，取決于線寬和與附近走線的距離。pcb走線的容差導(dǎo)致了寄生參數(shù)的變異

5、，所以不僅帶來寄生效應(yīng)的破壞性，而且它們還是不行預(yù)測的。在pcb板上縮小容差會增強成本。無源器件還提供了許多與外界的潛在接觸點，這些接觸點經(jīng)手動處理或機器處理可能會引起esd大事。同樣，這對整體牢靠性和魯棒性會造成不利影響和風(fēng)險。集成無源器件的優(yōu)勢在深化探討集成無源器件相比分立無源器件的優(yōu)勢之前，我們首先概述一下集成無源器件的起源。現(xiàn)在包含了許多晶體管（事實上是數(shù)百萬個），它們由精細(xì)的金屬相互銜接在一起。針對模擬類的應(yīng)用，業(yè)界還開發(fā)了特別的工藝，如和中除了晶體管，還包含電阻和電容等無源元件。為了實現(xiàn)這些精密的模擬應(yīng)用所需的性能，已經(jīng)開發(fā)出質(zhì)量十分高的無源元件。用來構(gòu)建集成無源器件的正是這些高質(zhì)

6、量的無源元件。正如集成電路中包含許多晶體管一樣，集成無源器件可以在一個十分小的封裝內(nèi)包含許多高質(zhì)量的無源元件。與集成電路一樣，集成無源器件在大面積襯底（晶圓）上創(chuàng)造，同時生成多個無源網(wǎng)絡(luò)。與分立無源元件相比，集成無源器件最引人注目的優(yōu)勢之一是可以實現(xiàn)精確匹配。在創(chuàng)造集成無源網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部元件都是在相同條件下同時創(chuàng)造的，具有相同的材料，而且因為網(wǎng)絡(luò)緊湊，基本上是在同一位置。采納這種方式創(chuàng)造的無源元件比分立無源元件更可能具有精彩的匹配。為了解釋這一點，我們假設(shè)有一個應(yīng)用需要兩個匹配的電阻。這些電阻在圓形襯底（如硅晶圓）上創(chuàng)造，1所示。因為細(xì)微的工藝差異，如電阻薄膜的厚度、薄膜的化學(xué)性質(zhì)、接觸

7、電阻等，因此在同一個批次內(nèi)將存在一定的阻值差異，而在多個批次里差異值更大。在圖1所示的例子中，深綠色表示電阻在容差范圍的高位值端，黃色表示電阻在容差范圍的低位值端。對于標(biāo)準(zhǔn)的分立器件來說，兩個電阻中的隨意一個都可能來自不同的創(chuàng)造批次，中用紅色表示的兩個單獨的電阻。這兩個分立電阻之間可觀看到的容差范圍可能是囫圇工藝的容差范圍，因此匹配較差。對于有特別的訂購限制而言，有可能從同一個批次中挑選這兩個分立電阻，中用藍(lán)色標(biāo)出的兩個單獨的電阻。這兩個電阻之間可觀看到的容差只會是在同一個批次內(nèi)的容差范圍。雖然這兩個電阻之間的匹配將優(yōu)于隨機分立器件的狀況，但仍有可能浮現(xiàn)某種程度的不匹配。最后，對于集成無源器件，兩個電阻來自同一個芯片，1黑色所示。這兩個電阻之間唯一可觀看到的容差是在同一個管芯內(nèi)的容差范圍。因此，這兩個電阻之間的匹配將十分精彩。此外，用法交錯四邊形布局的其他技術(shù)和其他辦法可以進一