TDK虞之旭:TDK用于智能手机的器件与模组技术

2012-08-06 10:07:29来源: EEWORLD 关键字:TDK  虞之旭  器件与模组技术

2012年7月25-26日,由深圳创意时代主办、中国通信学会支持的便携产品创新技术展在深圳会展中心3、4号馆正式召开。本届展会重点展示手机、平板的创新技术与供应链,包括显示技术、电源管理方案、无线技术、陀螺仪新型传感器、主板方案、软件应用、元器件以及制造工艺设备。同期进行的手机创新设计大会主题演讲中,来自各个领域的专家学者分别针对便携技术革新与发展趋势做出了主题演讲。以下为演讲实录。

虞之旭:大家下午好,来自于TDK中国,我叫虞之旭,我主要是负责整个TDK中国的新产品开发。今天很荣幸能够给大家介绍一下TDK目前用于智能手机的一些新技术和新产品。

今天我想分七个大部分给大家介绍一下我们公司目前用于智能手机的一些新技术和新产品,首先想向大家介绍一下TDK运用薄膜技术制造的一些新产品,这个新产品里主要包括两大部分,一个是EMC的滤波器,还有一种是用在RF射频方面的元器件。首先是介绍所谓的用薄膜方式制成的薄膜共模滤波器,原来主要是用RF方式,用铁芯制成导线。之前推出过一款产品,被广泛的运用在USB数据传输上。之后,TDK对于制造技术进行改进,不用老线的技术,改用了薄膜的技术,也就是它不是用线。它是采用了类似于叠层的技术来制成薄膜滤波器,之后我们推出过所谓的TCE系列来替代老线。

最新我们推出来最新一款是TCE系列,这个系列有什么好处呢?这个系列不只是有滤波的那部分,还加了一个ESD部分。大家可以理解成为压扁电阻,用于高高级的数据传输,比如USB3.0,在主要的USB3.0方案厂商里被推荐的主要滤波期间就是TDK的TCE系列。还有一个集成好处,它有两种尺寸,一个尺寸是类似于1608尺寸,这个尺寸是相当于有两个滤波器再加8个集成,大概相当于一个滤波器加4个的集成,因为客户在打板子的时候可以节省成本。另外,TDK运用薄膜技术开发出用于射频的元器件,第一个是广泛运用在PA上,电容几乎都是所谓C0G的温度特性,小容量的电容。这种电容目前在市场上比较常见的最高精度是B精度,B精度大概是正负0.1。我们TDK运用了薄膜技术,制成了Z-Match,这个电容的尺寸的精度可以达到A精度,大家听说A精度不是很多,A精度就是正负0.05的精度,而且它是高Q值的电容,可以广泛运用在射频高频的周边器件里。在射频大量运用到耦合器,之前是用LTCC技术来制成,所谓的低温陶瓷技术。目前大概最小尺寸是做到0405×1005的尺寸。我们可以做到0.65×0.5的尺寸,比0405×1005的尺寸少一半还多,用在手机里很有优势,因为现在手机有小型化、薄型化的趋势。

另外,运用薄膜技术还做了一款BPF,就是带通滤波器,在WIFI、蓝牙上是广泛运用的部件,目前我们做到的尺寸是1005,大家不要小看1005,为什么?类似BPF器件,它的性能是跟体积有关的,现在用的比较多的是1608的尺寸,1605也是有的。随着体积的减少,它的性能是有衰减的,因为它受制于材料特性的问题。所以1005的尺寸虽然少了,但是它的性能肯定是不如1008。TDK运用薄膜技术,它用1005的尺寸,可以做到特性跟1608用LTC技术做出来的特性一模一样。比较厉害的地方是它的高度只有0.3毫米,正常的用LTC技术做出来的标准封装的BPF的高度在0.4毫米,大家不要小看0.1毫米,它可能会导致你的器件无法装入IC,无法装入PA的内层基板里,这个0.1毫米是很关键的。同样的一个特性,1005的薄膜技术做出来的BPF比1008减少77%,这个也非常厉害,它的体积减少了一半还多,减少了将近2/3。

接下来向大家介绍一下TDK的主力产品陶瓷电容,这些电容都去年日本高新技术博览会上有展出的一些最新产品,首先想向大家介绍一款X5R的高容量,现在普遍在手机应用里用电容的尺寸都已经到了工制的0.03尺寸,这个尺寸的电容之前由于受制于材料特性的问题,它的溶质做不到很大,所以这个电容主要是0.03尺寸用在手机高频部分,因为高频部分不需要容量很大,只需要在电源周边的器件才需要高溶质的电容。目前TDK对于电容的材质有一些改进,然后增加一些掺合剂。

第二是超薄电容,主要是用在模块化的封装和功能化的元器件里面,大家可以看到上面的图。这是以前原来的所谓模块封装的方式,这个是保护板,绿颜色的是外面的保护板,咖啡色的是主基板,上面的是IC器件。我们封装无元器件的时候可以在两边进行封装,这边的空隙大概是在0.3左右,所有之前用的电容基本上是在0.22的厚度。我们把电容进行薄型化可以做到什么地步呢?直接可以把电容埋在主基板里面,这样可以有效的降低整个元器件的高度。主基板的厚度是多少才薄?如果埋在里面就要求它的厚度更薄,本来是0.22,现在整个电容厚度可以做到0.1毫米,这样就可以整个埋到基板里面去。

另外,还有一款所谓的三端子的贯通电容器,这是它的外观,电极在两头有电极之外,在中间还有电极,这个电极主要是用在接地的。有什么特性?在高频段的地方有比较低的ESL的特性,这是什么好处?电容都有这样一个特性,所有电容在某一个频段都会出现一个主抗值的振荡,三端子电容会在某一个高频区段里尽量把这个主抗值控制在某一个范围之内,不是很激烈。这种蓝色的曲线对于整个滤波的效果会起到比较好的滤波效果,如果振荡很厉害的话,像普通电容的振荡很厉害,它对于滤波的效果就有一些抵消的作用,不是很好。除了三端子的贯通电容器之外,TDK还同时开发出一种噪波吸收电容器,也是滤波的,普通电容在整个频段里ESL必有一个谷底,并且谷底很尖锐,这会产生什么效果呢?如果几个普通电容去并联,它就会产生一个共振的问题,也就是电容内部有一个ESR的共振干扰的问题产生,这样就会产生一有谷底,必然就会有波峰,这样它对滤波的效果也是起到了削减、抵消的效果。TDK的这一款噪波吸收电容器可以在波段里把ESR控制在比较平滑、比较固定的值的范围之内,就像这个蓝的曲线,那么它对电容本身要起到滤波作用有一个增强的作用。

第三部分,想向大家介绍一下最近TDK在视频领域开发出的一些新产品,大家知道TDK除了这一个品牌之外,还有一个品牌,它也是整个市场里比较知名的一个厂商。目前这个品牌可以利用封装技术来做双器,把双封器的功能模块化。现在我们的尺寸可以做到2012封装,根据整个双频器可以对应WCDMA、CDAM的各种波段的频率。这种产品有一个简称,称之为CSSP。运用LTCC低温陶瓷技术所生产的一种带通滤波器,蓝色的曲线是之前做的带通滤波器,我们可以看到它在高频段的地方有一个衰减的振荡,这不大好,为什么?我们知道什么叫带通滤波器,带通滤波器的作用是它只限定某一波段,就是它只通过某一频段的信号,其他的信号要全部阻隔掉。如果你在某一个高频段的话,它的衰减有振荡的话,它就会把那些不需要的信号给漏出来,效果就不太好了。那么TDK在目前有开发出一个新的技术,也是用LTCC技术做出来的一个系列,可以看到黄色的这条线,它在整个高频段的区间范围之内的表现都是非常平滑和平整,它就可以保证留下需要的波段,其他不需要的波段全部阻隔掉,完全阻隔。因为现在它有各种各样的波段,有2.4G,有WIMAX,TDK可以根据不同客户的应用来定制相应的带通滤波器。

这个产品比较新了,这是最近开发出了一款FEMID,也就是前端模块加双模器。要集成起来是这个趋势,但问题是集成到哪里去?TDK是PA不做的,我们想出来一个方法,我们把双封器集成到前端模块里,当然有的公司不是这样做的,有的公司是把双封器集成到PA里,这也可以。TDK是把双封器支撑到前端模块里,我们的前端模块最多可以集成多达5个双封器,它最多可以支持9个频段,5个是WCDMA的频段,还有4个是GSM的频段。当然同时它在里面又集成了一些ESD的保护和集成功能,这个产品是目前为止在EPCOS里集成度比较高的一款产品。

第四部分,向大家介绍一个所谓的SESUB制作工艺,它是半导体内嵌工艺。因为大家知道现在TDK是一个专门做被动器件的,也就是所谓无元器件的公司。我们公司为了提高产品的附加值,我们现在也会考虑自己去导入一些芯片,然后对于芯片进行加工,尽量把整个芯片做成一个模块来提供给客户。这就是我们的技术之一,在日本这个技术是已经很流行了。这个技术怎么做呢?首先TDK会买入一个专门的芯片,然后对这个芯片进行研磨,研磨完之后还要对它进行重新的布线。我们把这个芯片直接埋入到基板当中,因为你不磨的话基板要厚,所以要进行一定程度的研磨。然后我们可以看到X光照,重新进行布线,把整个芯片埋到里面。这样做有什么好处?第一个好处当然是节省空间,这是能够看到的一个好处;第二个好处,其实它的基板成份是什么呢?大部分是树脂,如果把IC芯片埋到树脂里,首先它抗冲击能力就会非常好,就不容易坏,起到一个保护作用,因为外面有一个树脂涂层。大家就有疑问了,如果这样不是IC本身要发热吗?你埋进去以后发热的问题怎么解决?这也很容易解决。我们在底部是开了很多散热孔,这可以有效的解决芯片散热的问题。它可以大大节省整个模块的空间,也使整个模块的可靠性有很大的提高。

这里介绍了一种技术运用,现在在手机里用得比较多的,是做电源管理单元PMU,在某些大厂里都有做过PMU,它可以控制整个手机的电源管理。大家可以看到这就是外壳保护的技术壳,这是里面板子的正反面。整个元器件里,除了芯片以外,其他的元器件全部可以用TDK自己的元器件,包括电容、电感。打一个比方,在这个电源管理单元用到了功率电感是7PCS,第一个是功能模块化,第二是少了很多打板子的流程工艺,只要买一个模块直接装到手机上就可以了。

这种技术除了做PMU之外,当然还有其他的一些扩展的用途,其中可以用在一些Memory上去,另外也可以用做Zigbee模块,还可以做连接模块,还可以做电流传感器,GMR/TMR,其实这个产品也可以用在手机的定位里。我不详细介绍了,大家知道GPS,你在地下室就麻烦了,你怎么定位呢?GPS,卫星信号接收不到,在地下室这种接收不到信号的地方就可以利用电容传感器,这个技术目前在美国军方已经运用了,给大家举一个例子,现在有手机遥控的导弹,这个东西就可以用在手机遥控里,只要手机对着某一个地方大楼,导弹打过去一打一个准,我只是一笔带过而已,大家只是作为一个参考而已。

第五部分是无线充电器,简称WLC,这种技术是用磁感应的方式,其实很简单,两个线圈互相感应就可以起到一个充电的作用。其实这个原理是很简单的,为什么一直没有发展起来?最大的原因是规格统一的问题,因为必须要有一个发射端、一个接收端,如果这两个端不统一就没法用了。所以一直到前两年出现了一个联盟,有一个标准,才有了比较大的发展。既可以做发射端,也可以做接收端,发射端的模块都可以做,把芯片直接买过来,我们可以帮客户直接把接收端的模块做掉。这是一个实际运用,在HTC里的LTE机型就用到了这个功能,这两款都在美国市场上卖的。

第六部分是MEMS技术,也就是所谓的微型技术制造产品,现在一个是直接可以贴片的麦克风,一个是压力传感器,直接打印封装上去就可以了。还有另外一个产品是叫做倒装式的NTC热敏电阻,这个东西大家没有看到过,因为这是TDK首屈一指独创的产品。它等于是把焊脚不是做在两端,而是做在上面,为什么做在上面?这个蓝颜色是一个芯片,如果要放到这个芯片下面去的话,我一定要减少它的总厚度,但如果电极在两端,它会鼓出来的,这是放不进去的,大概差0.1毫米,那么TDK可以焊上去。它的运用在哪里呢?大家知道手机里用的有温度补偿的晶振,这是一个模块,但如果你用一个普通晶振加一个倒装式的NTC完全可以替代TDSO模块,而且便宜很多,它的特性和普通的NTC是一致的。

最后给大家介绍一下TDK所制作的功能性的薄膜,目前运用的技术可以做三类薄膜,今天主要介绍一类。一类是ITO膜,还有防爆膜,还有用在手机锂电池里面的隔离膜。重点介绍一下ITO膜,现在整个手机的触摸屏,大致来分是电容射频和电阻射频,汽车里的导航仪还在用。手机用电容屏,主要分为Glass等两种,其实还有一种,某公司最新款的手机用的屏是所谓的内嵌式触摸屏,既不是Glass,它直接做到TFT里,这种技术可以有效的减少厚度,所以大家可以等那款东西出来去看,它比FOS要薄很多。这个技术非常贵,全世界能够用得起的人就这一家公司。这是电极层必须要用的,但是问题是Glass里面的ITO不是用膜贴的,是直接喷涂到玻璃上,所以在Glass里用不到ITO膜。用到ITO膜的只是在Freescale里。那么它一般都是用两层,因为X一层,Y一层,形成一个对角的电极可以定位这个东西。

目前在市场上韩系手机,LG也好,三星也好,他们几乎百分之一百全部是用这种流派,其他一些公司是用Glass的。各有好处,glass的好处是它的透明度高,色彩比较亮一点。它用玻璃比较碎,在使用过程当中良屏率是一个问题。在玻璃屏里,为了节省Corss,同时也为了节省玻璃碎的不良率,现在外面市面上有一款屏也已经出来了。从这一点来看,我们为了跟它对抗,我们同时也开发出来了一种新的产品叫做双面ITO,我们厂家把上面的一层和下面一层的ITO全部帮客户做完,直接出货给客户,客户直接贴上去就可以用,这个对客户也是有很大的帮助。据说,某水果公司的最新款平板电脑用的就是双面ITO的技术。

今天我介绍的内容到此为止,谢谢大家!

关键字:TDK  虞之旭  器件与模组技术

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0806/article_14386.html
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