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ROHM(羅姆)的超小型元器件“RASMID?”最新技術

本文作者：ROHM 點擊： 2014-02-26 17:37

前言：

近年來，隨著智能手機、平板電腦等各種設備的高性能化發(fā)展，市場對于元器件的要求趨向小型化、薄型化以及高精度、高可靠性。最近可穿戴終端興起，對小型化、薄型化的要求日益高漲。

ROHM在此前發(fā)揮獨創(chuàng)的微細化技術，積極推進元器件的小型化技術革新，提供電阻器、晶體管、二極管、鉭電容、LED等世界最小尺寸產(chǎn)品。

但是，2004年開發(fā)了0402（0.4×0.2mm）尺寸的電阻器之后，小型化進展停滯不前，憑借現(xiàn)有的制造技術，在切割工藝中存在±20μm的較大封裝尺寸公差以及貼片脫落等各種各樣的問題，0402尺寸一度被認為是微細化的極限。

＜打破微細化常識的RASMID™系列＞

其中，ROHM于2011年開發(fā)了03015（0.3 mm×0.15 mm）尺寸的世界最小貼片電阻器，相比以往的0402產(chǎn)品尺寸成功減小了44%。2012年開發(fā)了世界最小半導體—0402尺寸的齊納二極管。2013年，產(chǎn)品陣容中增加了0402尺寸的肖特基勢壘二極管（SBD），同時實現(xiàn)了03015尺寸的貼片電阻器量產(chǎn)。（圖1）

[ 圖1 ] 與0.5mm粗細的自動鉛筆芯對比

ROHM將這些采用與傳統(tǒng)截然不同的新工藝方法實現(xiàn)了小型化、以驚人的尺寸精度(±10μm)為豪的世界最小元器件定位為RASMID™（ROHM Advanced Smart Micro Device）系列。

＜驚人的尺寸精度＞

ROHM通過采用與以往不同的、獨創(chuàng)的微細化技術，在開發(fā)制造系統(tǒng)的同時，改進切割方法，在切割工藝上將封裝尺寸公差大幅降至±10μm。通過提高尺寸精度，消除毛刺和碎片，有助于減少貼裝時的吸著誤差以及提高貼裝精度。（圖2）

[ 圖2]高精度的切割工藝

＜通過采用底面電極，大幅減少貼裝時的誤差＞

在將微小的、細長形狀的貼片元器件排列在印刷電路板上通過回流爐等進行焊接時，細長的貼片有時會像樓房一樣樹立起來。這種現(xiàn)象被稱作呈現(xiàn)出高樓狀的“曼哈頓現(xiàn)象”或像碑石一樣的“立碑現(xiàn)象”等。

元器件樹立起來的原因是由于焊錫表面的張力以及溫度上升的時間點等多種因素綜合造成的，但是受電極左右平衡的影響也很大。多面電極的情況下，側(cè)面和底面受焊錫牽引，產(chǎn)生如下圖紅線方向的力。如圖所示，焊錫的印刷位置以及電極尺寸如有偏差，會被牽引到接觸面積大的方向，特別是極小的貼片容易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象。另一方面，如果是底面電極，只有底面才會產(chǎn)生拉力，極不易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象。（圖3）

[ 圖3 ] 由于電極面方向偏差小，不易產(chǎn)生曼哈頓現(xiàn)象

RASMID™系列產(chǎn)品尺寸精度提高，電極左右的偏差小，電極表面采用了耐腐蝕性的金，因此焊錫的潤濕性得到提升。

＜通過共同開發(fā)貼裝技術，實現(xiàn)高精度、高密度貼裝＞

RASMID™系列不僅僅追求產(chǎn)品的小型化，乃至貼裝技術也進行了更加實用化的技術開發(fā)。新尺寸03015產(chǎn)品通過與主要的4家貼裝機廠商反復協(xié)商，通過提供大量樣品進行貼裝評估，最終達到了零不良率。

在引腳電板處焊接的焊錫部分叫做角焊縫，多面電極的情況下，側(cè)面和上面也會附著焊錫，需要占用印刷電路板的面積。通過高精度化和底面電極化，占用最小限度的面積即可，安裝面積可以減少約40%。

＜憑借小型輕量化，具備優(yōu)越的耐沖擊性、接合可靠性＞

通過小型化以及采用底面電極，焊錫的接地面積變小，人們擔心耐沖擊性也會隨之減弱，但是相比以往0402尺寸產(chǎn)品，改進材料，將質(zhì)量輕量化，對于整機落下時給電路板帶來的沖擊力，其耐性反而提高了。

＜0402（0.4×0.2mm）尺寸的肖特基勢壘二極管＞

該肖特基勢壘二極管采用了作為RASMID™系列特點的新工藝，應用于智能手機等移動設備，實現(xiàn)高密度貼裝，是世界最小級別產(chǎn)品。相比以往的0603尺寸（0.6mm×0.3mm），成功將尺寸降低了82％。（圖4）

[ 圖4 ] 0603和0402尺寸的肖特基勢壘二極管對比

一般來說，二極管的貼片微細化和電氣特性成反比。通過采用獨創(chuàng)的貼片元器件構造和超精密加工技術，在正向電壓(VF)為首的主要電氣特性方面，在維持了與以往產(chǎn)品（0603尺寸）同等水平的基礎上，實現(xiàn)了超小型化、超薄型化，打破了普遍認為的相反關系。（表1）

尺寸

(@IF=10mA)

(@VR=10V)

(反向電壓)

0603

(已有)

0.37V

max.

7μA

max.

30V

min.

0402

0.37V

max.

7μA

max.

30V

min.

[ 表1 ] 0603（0.6×0.3mm）與0402（0.4×0.2mm）尺寸產(chǎn)品的規(guī)格對比

＜03015（0.3×0.15mm）尺寸的電阻器＞

03015電阻器在量產(chǎn)的電子零部件中達到了最小型。相比以往的0402產(chǎn)品，成功地將尺寸降低了56%。（圖5）

（圖5）電阻器0402（0.4×0.2mm）和03015（0.3×0.15mm）尺寸產(chǎn)品對比

2012年1月開始樣品出貨，在2013年真正開始量產(chǎn)。（表2）

為了進一步為設備的小型化做貢獻，目前還在開發(fā)0201（0.2×0.1mm）尺寸產(chǎn)品。

尺寸	額定功率	額定電壓	元件最高電壓	電阻值容差	電阻值范圍		電阻溫度特性	使用溫度范圍
03015	1/50W　(0.020W)	√（額定功率×標稱值）的計算值與元件最高電壓值中取較小的值	10V	F(±1%)、 J(±5%)	10Ω～91Ω	(E24)	±200ppm/℃	-55～+125℃
					100Ω～1MΩ	(E24)	±200ppm/℃

[ 表2 ] 03015（0.3×0.15mm）尺寸產(chǎn)品規(guī)格一覽表

＜總結＞

ROHM以采用新工藝、新技術的“RASMID™系列”為中心，擁有眾多世界最小零部件，以此滿足智能手機、可穿戴終端等日益高漲的小型、薄型化需求。

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