无源器件制造商正开发充分利用集成、小型化和硅工艺的无线应用产品。诸如AVX、Jaro、Vishay和Yageo(国巨)等公司已经设计出多种方案,如微型机架元件、0201尺寸规格和球栅阵列(BGA)封装等。
下一代无线产品的物理局限性给无源器件供应商提出了很多新的挑战,但在某些情况下,尺寸较小的元器件的性能通常难以与大尺寸元器件相媲美。因此,供应商正努力推出尺寸较小,但同时又能满足高频无线操作性能要求的产品。
国巨Yageo美国公司的高级应用工程师David Ritchey说,小型化和集成封装是开发面向无线应用的无源器件所应解决的两大技术问题。国巨Yageo提供三频段(900/1,800/1,900MHz)天线,以及针对802.11b/g/a的多频段和免许可证国息基础频段(UNII)的天线。国巨公司还设计带有一个SMA连接器的FR-4天线,以及适合低端应用(比如手提电脑的无线通信连接)的同轴电缆。
Vishay集成产品事业部的市场经理Tony Troianello承认,由于存在安装问题,很多公司很难采用0201尺寸的电容。但是他说,仍然有一些客户在新产品设计中使用小尺寸电容,这促使Vishay加快了其0201HPC器件的开发进度。
Troianello说,HPC电容专门为解决移动电话中功率放大器和天线的阻抗匹配问题而设计,这种基于硅的射频电容比其它电容提供了更稳定的电容/频率参数。“移动电话中使用了含有大量电容,因此这将是最富挑战性的领域。”Troianello说,“工程师需要花费大量时间试图在匹配网络中找到合适的电容值。而最伤脑筋的是,出自同一制造商的产品其实际电容值却未必完全相同。
但是Troianello说:“如果电容的阻抗匹配网络不能正确地匹配,它就不能将能量有效地从功率放大器传送到天线。”他又补充说,现有的电容在下一代移动电话工作的2.4GHz和更高频率上无法保持其性能的稳定性。凭借HPC电容,Vishay能够保持非常稳定的电容值/频率参数,即使在更高容值上也是如此。HPC电容的自谐振频率在12~15GHz之间,而其它技术则达到3.2~3.3GHz。
这为移动电话使用更高的频率打开了方便之门,同时也让设计者们在这些频率范围使用更高容值的电容变为可能。Troianello说:“这一产品的体积只有其它电容的四分之一,而容值却可以达到其它产品的两倍。”
Vishay Intertechnology公司很快将发布0201型基于硅的射频电容产品线,该产品于去年开始投入开发。这种称为HPC0201A的电容是一种高精度、表面封装的电容,据称在一个微型的0201封装中整合了高Q值、低等效串联电阻(ESR)和超高自谐振频率(SRF)等特性。
HPC电容的寄生电感仅为0.035nH,容值范围为0.5~39pF,据称在1MHz到数GHz的工作频率下都能保持容值的稳定。该公司还表示,有些工程师可能提出一些特殊需求,比如说需要0.1~0.4pF容值的产品,而且要求标准操作温度为-55~125℃。同样地,AVX公司也在努力使现有产品微型化,在缩小电容产品尺寸的同时提高其性能。同时,该公司微型无源元器件事业部正采取进一步行动,将电阻、电容和感应器集成在晶圆制造工艺上。“如果你采用0201封装,同时有几个电阻、电容和感应器分布在电路板上,我们还能进一步地通过将这些器件集成到一个更小、更紧凑地封装中以缩小体积。”该事业部的技术市场经理Kevin Christian说。
这些电阻的阻值范围为0.47~20MΩ,额定电压为50V(最高可达到1,000V)。功率为250mW,电阻温度系数(TCR)为±250ppm/℃(通常为±100ppm/℃)。电容产品可提供的容值有2.2pF~400nF(2~4V)、0.47~150pF(小于等于100V)、1~500pF(小于等于100V),以及1~50pF(小于等于25V)。
当然这一做法也具有其局限性,“例如,你不能用这些小封装器件替换一个大型铝箔或陶瓷电容,或替换一个大容量电感器。”Christian说,“但是,通常射频通信频率只要求较低的容值或电感,因此我们有能力提供一个集成的解决方案。”此外,它们很能提供BGA封装的器件以满足高密度终端设备应用的需求。
最近,国巨公司也将其HFI系列高频电感缩小为面向无线消费产品的0402尺寸。设计频率达到6GHz,该器件适用于移动电话、掌上电脑和计算机通信等。
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