微电子和电子元器件制造业在各方面为移动技术提供了很好的硬件支持——从半导体电路、显示器、印刷电路板一直到通用电子部件。依靠技术上的不断创新,移动设备将朝着紧凑、轻量化、多功能化的目标继续迈进。
电路制造
移动设备所用电路元件的两个重要发展趋势是,设计日益小型化和在模块中集成多个元器件。因此,如果电子产品要满足消费者所提出的多种功能以及设计方面的要求的话,则各个元器件必须能满足苛刻的尺寸和重量要求。在这个过程中模块化将起到相当重要的作用,因为模块化可以有效减少待安装部件的数量,因而大大缩小印刷电路板的尺寸,减轻设备的重量。
移动装置中常常使用片式电阻、层叠片式陶瓷电容和片式电感。它们一般尺寸很小,且采用了先进的阵列技术。1×0.5mm是移动装置中最常见的片式元件尺寸,先进的0.6×0.3mm(0603型)则将成为未来的标准。0603尺寸标准已经应用在手机中的温度补偿晶体振荡器(tcxo),压控振荡器(vco)以及功率放大器和摄像模块上。这类尺寸的采用,使得模块得以进一步缩小。0603型芯片也被用在一些手机的主板上,有理由相信,这种芯片最终会被应用到包括数码相机在内的各式各样移动装置中。
阵列技术和面向超小型化的设计已经取得了显著的进展。例如,工程师们已经开发出多重串连(multiple string)型片式电阻,可以通过两个1×0.5mm的片式电阻的连接得到1×1mm的缀连电阻。如果使用的基本单元是0.6×0.3mm的片式器件,则缀连后的器件尺寸可以小到0.6×0.6mm,这样就可以提高安装密度。陶瓷电容和电感也可以使用相似的阵列技术。设计人员把陶瓷电容和电感组合在一起,开发出了阵列化的lc滤波器。在很多电子产品中像这样的多重串连芯片可以有助于抑制噪声。
除了移动设备中的关键电路元器件,电容器也是目前新品开发关注的一个焦点。这其中包括片式钽电容,片式铝电解电容以及导电聚合物电容。这些产品的电容值在提升,尺寸也得以缩小。快速、高频的cpu中所用的解耦电容的研发目标,则是减小等效串连电阻和电感,减小尺寸,并且增大电容值。
扼流圈方面的技术竞争也正在升温,它必须变得比以往更小、更短,并且能承受更大的电流。为满足这些要求,线圈生产商正在努力开发新颖的结构设计(包括磁芯),使产品能具有与竞争对手不同的鲜明特色。
移动设备离不开小巧轻便、方便携带使用的ac适配器。因此,ac适配器正从传统的降压型变换器演化为使用高频开关技术的开关型适配器,其内部使用的元器件要比降压型变换器更紧凑。高效率的开关型适配器可以减少散热,有助于减小尺寸和重量。
电路板结构
印刷电路板的不断小型化和薄型化是移动设备发展的一个基本要求。为了满足这样的要求,并使成本下降,制造业已经积极采用多层电路板结构。由于可以使设备变得尽可能的轻便小巧,内通孔(inner via hole,ivh)技术在便携式摄像机、手机等移动装置中得到了广泛应用。然而,当手机和其他类似终端需要彩色lcd、摄像以及其他高级功能时,安装密度的提高就势在必行。这已经推动了叠放式(build up)多层电路板的应用。
工程师们正在开发各种制造工艺,以在移动装置中应用叠放式多层电路板技术。这一技术的一个实例就是任意层内通孔工艺(alivh)。该工艺允许在任何一层上开出通孔,增加了设计的自由度。
由于人们不断努力提高安装密度,移动装置的电路板结构现在一般都能够达到四到八层。价格则随着层数的增加而增长,所以生产商必须在压低成本和保持竞争力之间找到平衡点。要应对这些挑战,就需要开发专门的技术来有效提高安装密度。除了普通的减法工艺,生产商还采用半加法和全加法工艺。对于移动装置电路板来说,导体线宽/导线间隔一般规定为100/100微米 (mm/l/s)。不过目前精细加工方面的技术进步使得l/s=75/75的细微化水平渐成主流。另外,通孔会给高密度安装带来困难,但工程师们正在开发一套激光加工系统来克服该结构的使用而带来的尺寸上的损失。
为了满足开合式手机(翻盖或者折叠式)的需要,许多生产商正在将柔性电路板和刚性电路板结合在一起。