About / Advertise
Börjar det bli trångt på kretskortet? Kanske är det dags att minska utrymmet som de passiva kretsarna tar. Allt mindre komponenter, matriser eller rent av komponenter i flera lager kan vara lösningen.
Betänk att en handdator innehåller uppåt 450 diskreta resistorer, och att det sitter omkring 200 kondensatorer i en mobiltelefon. De passiva komponenterna tar alltså en ansenlig plats i dagens elektronikprodukter.
Men plats är dyrt. Därför måste varje enskild passiv funktion reduceras. Inte minst med tanke på att det kommer att krävas allt flera sådana funktioner i framtida elektronik. Ett sätt att komma runt problemet är att tillverka allt mindre komponenter. Bekymret är bara att komponenterna då blir oerhört svåra att använda.
I dag finns det chipskondensatorer som är 0,6 mm långa och 0,3 mm breda, en storlek kallad 0201, men de har ännu inte fått någon stor spridning. Åtminstone inte för kretskortsmontage, eftersom de är svåra att hantera för monteringsmaskiner.
Istället är det kondensatorer och resistorer i dubbla storleken, 0402, som är allra populärast i dagens mobiltelefoner. Medan ytterligare en större storlek, 0603, står för de största volymerna.
Billigare montering
Ett alternativ till de allra minsta komponenterna kan vara att använda en matris som innehåller flera kondensatorer eller resistorer. En matris kan göras större än en diskret lösning.
På så sätt kan monteringskostnaden reduceras effektivt, eftersom mindre avancerade maskiner kan användas och antalet monteringar blir betydligt färre.
Om exempelvis en 0805-matris (2,0 mm ¥ 1,25 mm) med fyra integrerade komponenter får ersätta fyra diskreta 0603-komponenter (1,6 mm ¥ 0,8 mm) kommer 30 procent av ytan att sparas samtidigt som monteringskostnaden minskar med åtminstone 75 procent.
Ytterligare en fördel hos matrisen är att flera komponenter i samma kapsling normalt ger bättre inbördes tolerans. En viktig egenskap i vissa tillämpningar, exempelvis i mätkopplingar och referensbryggor.
- En nackdel med matriser är dock att man måste hålla sig till samma värde på de ingående komponenterna. Dessutom kan det vara svårt att nå upp i riktigt höga individuella komponentvärden, säger Hans Sjöstedt på Scapro, som representerar Murata i Sverige.
Japanska Murata är världsledande på chipskondensatorer och har idag två storlekar på kondensatormatriser. Den minsta är 0805-tum och innehåller fyra kondensatorer som var och en kan ha ett värde på maximalt 22 nF.
- Murata har även tittat på att integrera fyra kondensatorer i en 0603-tums kapsel. Visserligen går komponenten att tillverka, men den blir svår att använda eftersom den får fyra anslutningar på en 1,6 mm lång sida, säger Hans Sjöstedt.
Ett substrat med R, C och L
Nästa steg i utvecklingen är istället att blanda kondensatorer, resistanser och induktanser i samma keramiska substrat.
Dessa komponenter byggs upp genom att man först gör de olika funktionerna i obränd keramik. Keramiklagren läggs därefter ovanpå varandra, varvid de pressas samman, stansas och bränns vid låg temperatur. Genom att göra håligheter på ytan av komponenten kan man dessutom förbereda för att montera aktiva komponenter, exempelvis transistorer och dioder, allra överst.
Flerlagerstekniken är så ny att det knappt finns några standardprodukter framme ännu. Istället utvecklas de flesta komponenterna i nära samarbete med en kund. Ett undantag är dock LC-filter.
Men flera standardprodukter kommer förmodligen att lanseras på sikt eftersom företag som Murata, AVX, BI Technologies, National Semiconductor och Motorola redan visat intresse för tekniken.
Anna Wennberg
