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  • 关于mems传感器的优势特点以及发展前景解析

    随着社会的快速发展,我们的mems传感器也在快速发展,那么你知道mems传感器的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 mems传感器有啥优点 MEMS是指可以批量制造的微型器件或系统,在一个或多个芯片上集成了微机构、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源。用MEMS技术制造的传感器具有小型化、集成化、低成本、高效率和批量生产的特点。同时,MEMS传感器不仅可以感知被测参数并将其转换为便于测量的信号; 还能对得到的信号进行分析、处理、识别和判断,因此形象地称为智能传感器。 MEMS传感器有啥优势? 由于传统的基于机电工艺的传感器和执行器在体积、价格和产能方面无法满足工业和消费电子的需求,MEMS开始发展。与传统传感器相比,MEMS传感器在尺寸、性能、智能化等方面具有明显优势。比如在陀螺仪和麦克风方面,MEMS技术的应用带来了技术升级的大飞跃。 比较一:陀螺仪。虽然传统光纤陀螺的体积越来越小,但也无法放入一些电子产品中。而为了保证性能,这样的陀螺仪输出低,价格高可想而知。我们在智能手机上使用的陀螺仪是MEMS陀螺仪,如上图。其体积小、功耗低、易于数字化和智能化,特别是成本低、易于量产,非常适用于手机、汽车牵引控制系统、医疗设备等需要量产的设备。 比较二:麦克风。传统麦克风的七八个机械配件都可以集成在一个小的MEMS传感器芯片上。从上图可以看出,MEMS麦克风放置在手机中,体积非常小,重量轻。因为是芯片制造,一致性好,功耗低,更容易量产。 MEMS传感器的出现满足了特定产品的小尺寸和高性能要求。 MEMS全产业链: MEMS的整个产业链相对复杂,涉及的厂商较多。 其产业链上游负责MEMS器件设计、材料和生产设备供应,中游生产MEMS器件,下游使用MEMS器件制造终端电子产品。我国的设计、制造、封测企业已经开始积极布局,形成了完整的MEMS产业链。其设计产业主要分布在环渤海地区和长三角地区。生产线主要集中在北京、上海、无锡、杭州、苏州、淄博等城市。 MEMS传感器发展趋势 在此之前,智能手机、可穿戴设备等智能硬件更新迅速,功能更多、体积更小。这对器件的尺寸提出了极高的要求,推动了MEMS传感器向集成化、小型化、智能化、低功耗方向发展。 随着应用的不断深入,MEMS的发展也出现了新的趋势。因为智能手机、移动网络、社群媒体等造就了MEMS的第一波浪潮,接下来则进入“工业4.0”及自动驾驶的时代,将带来MEMS下一波浪潮。 Mems传感器的制作工艺 MEMS技术基于已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工技术。它与传统的IC技术有很多相似之处,如光刻、薄膜沉积、掺杂、蚀刻、化学机械抛光等。但是,一些复杂的微结构用IC技术难以实现,必须通过微加工技术制造。微加工技术包括硅体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。体加工技术是指沿硅基板的厚度方向对硅基板进行刻蚀的工艺,包括湿法刻蚀和干法刻蚀,是实现三维结构的重要方法。 表面微加工使用薄膜沉积、光刻和蚀刻工艺。在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜,然后去除牺牲层以释放结构层,以实现可移动结构。除了上述两种微加工技术外,MEMS制造还广泛采用了多种特殊加工方法,其中常用的方法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微压铸、微立体光刻、微放电加工等。等待。 以上就是mems传感器的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

    时间:2021-07-20 关键词: mems传感器 微型化 集成化

  • 微型化技术在医疗器械当中的应用解析

    在日前召开的第三届中国国际医疗电子技术大会(CMET2010)工艺工作坊中,伟创力总部技术部高级副总裁上官东铠博士以《医疗电子中的微型化封装与装配技术》为题发表了精彩演讲,并就医疗电子,特别是在便携式、家用式医疗电子制造工艺技术方面与现场观众进行了互动性的探讨。 产品微型化技术已经是在其他的产品——比如在手机等消费电子产品——当中已经有过多年的开发和应用经验,相关的实验也已经有了若干年的历史。在CMET2010工艺工作坊中,上官东铠博士结合伟创力多年的经验介绍了微型化技术在医疗器械当中的应用。 伟创力的组装能力 可以应用于医疗器械方面的微电子封装技术有很多。比如说集成,包括半导体硅片的集成SoC、还有系统的集成(System  in  Package)、还有三维封装等等。以及组装方面有小于8个毫米、或者0201、01005元器件的组装,三维的组装,柔性线路板的组装等等,在板级方面用这些手段也可以达到产品的微型化。 医疗电子中可以用到的微型化封装和组装技术 具体来讲,以0201、01005元件的组装为例,现在这一技术已经在消费电子中应用了五年,但是在医疗电子当中还没有得到广泛的应用,因为要涉及到微型器件在工艺方面有比较高的要求:如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷过程的要求等等。以及需要考虑到设计和制造之后的检测,以及最后的维修等等。因此还需要再做一些工作,才可以将这一技术应用在医疗设备当中。01005主要是模块的应用,基本的工艺是和0201很相似,但是要在工艺方面进一步细化,比如说,在焊膏的选择方面、焊接时可能要用到氮气、返修可能会十分困难等等。 Flip Chip也有很多种类,比如Solder Bump可以到150微米,要实现Flip Chips在产品中的应用有很多事情是需要做的,设备有哪些要求,工艺方面有哪些要求等等。Fluxing因为间距非常细,所以用Flip  Chip就比较困难,还有Reflow需要用到氮气。氮气不是一定要搞到50个PPI。更多的用Au Stud Bump,为了要进一步微型化,最简单的办法就是Au  Stud Bump。 其他的一些集成的途径,比如SOC和SIP也有很多的讨论。什么时候用SOC,什么时候用SIP都有一些争论。SOC一般是比较成熟的产品,成熟的设计,成熟的市场。因为SOC的成本很高,只有批量应用才有优势。SIP一般用在产品新技术应用的时候,因为它的成本比较低,而且实现比较快,更适合用于新的产品,新的技术。 另外,有些器件可以直接集成到硅片上去,Die Stacking大家都很熟悉。我们通常要考虑硅片的使用领域,如果领域比较低,把几个重叠在一块,最终会是一个分层考虑的事情。还有Package  Stacking大家也很熟悉。比如说,Embedded  Components  in  PCB,进一步微型化,增加它的功能和密度。从功能方面,特别是对于高品质的应用,希望PCB和硅片的距离越约越好。从Embedded  Components  in  PCB和Flip  Chip方面会有一些考虑。现在这个问题还有很多的讨论,争论。因为它对成本到底有多大的影响,我们从微型化方面,从产品功能方面会得到一些优势,但同时又在制造成本方面会有一些影响。怎么来做这个决定还没有一个很清楚的东西。 刚才我们一直在讲器件和微电子方面,从板级封装、组装出发,有哪些高密度的组装和细间距的器件。器件之间的细间距,这里面有哪些需要考虑的重要因素。比如PCB板设计,PrinTIng,间距越来越细,越来越密,怎么把这个线拉动出去。还有一个是Pick—place、Reflow  in  air方面。现在你有很危险的器件,同时又有一个比较高的,比较大的,你到底先放哪一个,这些具体的东西都要考虑优化。 三维组装几个途径,一个是Package,我们用的是叫in—line,这个工艺是2002年在伟创力实验室做出来的,2003年应用到西乡工厂大规模的生产应用。因为那个时候工艺用的是叫Package  Stacking。我们在2002年做出来的是什么呢?实际上做management和做in—line,把这两个同时一次完成。这个工艺一直到05年或者06年才在工业界上得到更大规模的应用。这个有什么好处呢?主要是从Package  Stacking方面有更大的灵活性,可以是两个management,现在几乎在手机里面都要用。我想在医疗器械微型化里面也是可以应用到这项基础。其他做三维的组装还有哪些途径呢?产品内部有很多的空间还没有利用到,我们现在要做微型化,要提高功能密度,怎么能够利用产品更多的空间呢?柔性板为我们提供了这样的机会。 毕加索曾经说过,所有你能想象的都是真实的,在上边所说的微型化封装、组装已经柔性电路板的技术进步中,这句话也可以理解为:所有你能想象到的产品都可以生产出来。单单生产出来还不够,医疗设备需要更高的可靠性。而微型化和高密度封装为可靠性带来了不少挑战。如电化学可靠性、热可靠性、焊点可靠性、动态负载可靠性等等。 此外还有包装材料和外观方面的问题,现在环保方面的法规很多,因此需要采用生态与绿色技术、再生塑料、生物降解材料,还要考虑到消费者的体验,采用更加美观的包装。 最后一个需要注意的问题,就是DFX,也就是可制造型设计。在座的有很多是做设计的,也有很多是做制造的。做设计和做制造这两个之间怎么来集成,怎么来合作?答案就是通过DFX。现在产品的设计已经不止是设计团队的问题,还需要制造团队的参与。但这还不是最主要的挑战,今天的挑战性在什么地方呢?大家知道,今天是一个全球化的环境,设计团队可能是在某一个公司某一地方的设计开发中心,制造却又可能是在另一个公司另外一个地方的制造工厂,两个公司可能用的是不同的系统,在这样的环境当中如何来实现设计和制造合作?如何实现设计的优化?这是一个工业界必须面临的课题。 最后总结一下,技术要面向市场。从市场的趋势来看,家用医疗电子产品正在向消费电子方向发展,可能需要更多的无线连接、和家用电器的链接,产品的更新换代又要很快,同时又要满足管理方面的一些要求以及市场要求。从技术方面来说就需要集成化、模块化、高密度化、微型化、三维化。用这些技术手段来满足市场的产品要求。此外还需要整个供应链的合作,因为我们没有时间从一个公司做再转到另外一个公司中。像CMET这样的活动就给整个产业链的合作做出了很大的推动,推动整个工业界,供应链的合作促进产品的更新换代,同时促进设计与制造的合作。希望通过今天这个会议,通过大家的研究和讨论,能够促进整个供应链的合作,促进设计和制造的合作方面能起到很大的推动作用。

    时间:2020-07-30 关键词: 医疗电子 微型化

  • 低端微控制的无线控制器系统电路设计

    无线通信是人们现代日常生活的一部分,在办公室、学校或家庭等场所,都在接触无线通信设备,如笔记本电脑、打印机、摄像机、手持设备、照明控制器和家电设备等。这些设备的复杂程度与它们执行的任务类型有关,其中许多家庭自动化的无线应用采用小型微控制器和少量代码执行简单的任务,更加追求低成本、单一性和微型化。在目前众多的无线网络技术中,ZigBee技术作为一种新兴的无线网络技术,近两年在工业控制、消费电子等领域以及科研开发中得到了众多的关注和使用,而且越来越显示出它的强劲应用势头。ZigBee是一种低功耗、短距离和低速的无线网络技术,工作在2.4GHz国际免执照的频段,在 IEEE标准上它和无线局域网、蓝牙同属802家族中的无线个人区域网络。 通常的ZigBee无线控制器节点是以一个高端微控制器为核心,再配合无线收发器构成的。本文将设计一个新型的、低成本的、使用ZigBee无线技术的精简型无线控制器,比如用于空调遥控,整个目标应用板上的元器件极少,走线极少,体积极小。该设计只采用三个电子芯片:一个低端微控制器(MC9S08QG8)、一个RF收发器(MC13192)和一个16×2的LCD,其他需要的元器件为电阻和按键之类的无源器件。 硬件电路的具体设计 根据前面器件选择和总体构建的考虑,本文完成的无线控制器具体设计电路如图2所示。其中MC9S08QG8微控制器(MCU)的大部分管脚具有多重功能,电路设计中,即以MC9S08QG8为核心,实现各种控制。 图 无线控制器应用原理图分为三部分:MC9S08QG8 MCU所需的基本连接;MCl 3192无线收发器的连接;16×2 LCD和4个按键的连接。 各部分的供电电源为低电压3 V,可用两节7号电池供电。MCU的时钟电路无需外接晶振,直接使用MCU内部自带的时钟;MCU的RST和BKGD引脚用于BDM接口的连接,完成程序下载后可另作它用,比如MCl3192的中断信号IRO就接至PTA3/RST/IRQ复用;图2中MCl3192收发器其他外围电路使用数据手册提供的工作所需的最低硬件要求。MCU与MCl3192的连接按照标准SPI方式连接,MCU为主机,MCl3192为从机,通过 MOSI,MISO,SPSCK信号线可以配置收发器,并发送和接收数据。同时也可以通过SPI配置收发器提供的定时器和GPIO引脚,将其用于其他的目的。收发器的片选CE信号由MCU的通用I/O口PTB5进行选通。收发器要切换运行模式(接收、发送、半休眠、休眠或空闲)还需要另外一个信号,该信号称为RXTXEN,由MCU的通用I/O口PTB7进行处理。MCU与MCl3192之间的数据传输模式可采用流模式,每次收发一个字(16 b),都通过中断由MCU控制处理,这样可以最大限度地保证了数据传输的实时性。 16×2 LCD的RS,R/W,E信号由MCU通用I/O口PTB的三个引脚进行控制,实际上可以将R/W直接接低电平,或者软件控制使始终为低点平,因为应用时只需对LCD做命令、数据写入;数据线采用LCD的4线访问形式,即只用DB4~DB7,由MCU的 PTA0~PTA3提供;背光电源BKL+,BKL-不接,以减少功耗。4个按键也接在MCU的PTA0~PTA3,与LCD数据线复用,按键的上拉电阻使用MCU内部配置的,无需外接上拉以减省元件。同时当等待处理按键时,MCU将按键输入直接配置成按键输入中断,也减少了硬件连接和软件复杂度,按键发生时MCU自动转去读取按键输入及按键处理,当要进行LCD显示时,MCU又将复用线临时配置成数据输出,配合LCD控制信号完成LCD的内容显示。MCU的8 KB FLASH和512 B的存储器资源对于一般的无线控制是足够的,另外,设计中还会用到MCU的定时器资源,通过定时比较器生成一般无线控制应用中都需要的定时时间,通过软件编程可以方便地实现。

    时间:2019-07-27 关键词: 电源其他电源电路 单一性 微型化

  • Avago推出新微型化嵌入式并行光纤模块

    Technologies(安华高科技)今日宣布,公司已经开发完成业内最紧凑并且创新的低成本高带宽并行光纤之一,适合短程数据通信和互连应用。的微型化12通道嵌入式MicroPOD?并行光纤收发模块可以支持每秒12.5Gbit的路径连线速度,提供高达150Gbps的总合带宽。和嵌入式或边缘型可插拔光学或电子互连比较,这些模块可以带来更高密度的互连。是为通信、工业和消费类等应用领域提供模拟接口零组件的领导厂商。 作为提供差异化解决方案嵌入式并行光学技术的领导厂商,Avago紧凑的收发模块为新一代超级计算、数据中心网络交换器和路由器,以及科学、研究和娱乐产业的发展铺平道路,通过可以支持1到12.5Gbps数据率,并且符合IBTA 12xQDR Infiniband和 802.3ba 100GBASE-SR10规格要求的MicroPOD模块,带来功能多样的设计解决方案。 过去嵌入式计算的主要外型尺寸规格为SNAP12和POP4,每个通信路径可以提供3.125Gbps的连线速度,新一代的计算、交换和路由系统在节点间需要Terabyte级的互连速度,Avago专门面向这个市场需求所设计的新MicroPOD模块通过高度紧凑的尺寸规格,将带宽容量大幅度提高到每路径12.5Gbps,带来超越群伦的连线密度。尺寸大小只有7.8mm长x8.2mm宽x3.9mm高,这些模块集成了Avago的和PIN阵列以及芯片技术,为模块带来优化的电气信号完备性和效能,并通过和主控电路板间使用的μLGA电气接口,进一步强化信号的完备性。 由US Conec公司专门面向Avago的MicroPOD收发模块所特别开发的微型化可拆除PRIZM? LightTurn?提供无源光学连线,带来主控电路板上模块的紧密拼接。和串行以及并行边缘安装可插拔解决方案比较,使用PRIZM LightTurn搭配上US Conec公司的MTP?品牌MPO型式可以大幅度提升电路卡边缘的连接端口密度。由US Conec公司所提供的解决方案带来了简单、不需光纤抛光,测试容易并且低成本的终端,并和Avago模块产品良好搭配。 Avago将在3月23日到25日于美国圣地牙哥会议中心举办的OFC/NFOEC会议中演示公司创新的MicroPOD并行光纤解决方案,参展展位为#2027号。

    时间:2018-12-31 关键词: 光纤 模块 嵌入式 嵌入式开发 微型化

  • DC-DC、AC-DC电源的小型化轻量化设计方案

    近年来各种电子产品向小型化和微型化发展,并以大爆炸的形式进入人们的生活。其中供电电源的体积及重量占了整个产品的一大部分,电源变压器、电源控制IC、MOS管、整流二极管、电解电容及瓷片电容等元器件是电源电路中必不可少的重要元器件。我们应该怎样在这些器件上下功夫,把电源的体积逐步缩减? 首先我们来对比一下,那些胖瘦不一的电源产品。他们到底差在什么地方,是哪些应用和技术使它们变得不一样。     同样要求同样品质的电源,大家肯定希望选用小体积重量轻的电源。我们如何能在保证电源性能基础上减小电源体积及重量呢?有哪些措施及新技术可以采用?下面介绍几种减小电源体积空间的方法 一、DC-DC芯片增加同步整流,减小电源体积及重量: 同步整流是采用通态电阻极低的功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。MOS管的开通损耗会大大降低,同样功率的电源MOSFET一般采用PCB散热即可,而用二极管整流需要采用散热片。 下面介绍一个比较简单的Buck电路采用同步整流芯片技术的DC-DC芯片MP4420。         MP4420这个芯片内部集成了图3中的Q1、Q2两颗MOSFET,而且采用SOT23-8封装。只需要在芯片外围加上一个电感及电容即可实现DC-DC转换功能,从而达到节省产品体积的目的。 二、AC-DC电源采用原边反馈,节省部分器件: 原边反馈(PSR)的AC-DC控制技术是最近10年间发展起来的新型AC-DC控制技术,与传统的副边反馈的光耦加TL431的结构相比,其最大的优势在于省去了这两个芯片以及与之配合工作的一组元器件,这样就节省了系统板上的空间,在保证可靠性的基础上还降低了电路成本。 MPS目前有5~15W的一系列的原边反馈控制芯片方案,MP020是集成700V MOSFET的恒压恒流(CV/CC) 开关芯片,能轻松实现高精度的稳压和恒流输出。     三、小型化电源模块应用,缩小产品体积: 电源模块可以直接贴装在印制电路板上,同时由于采用灌胶模块设计,模块产品在体积、散热、可靠性方面都很有优势。AC-DC电源往往需要满足一些安全距离,导致AC-DC部分电路面积较大,AC-DC电源模块由于采用灌胶封装,可以大大减小各元器件及布线之间的距离,可以大大提高电源的功率密度。     小体积产品设计从电源入手,周立功从AC-DC到DC-DC芯片方案均可以提供小型化的电源设计方案。周立功旗下的广州致远电子推出的小体积电源模块,ZY0FBxxD-2W系列模块,采用特殊设计工艺设计,可以在不加任何外围器件下正常使用。体积仅31.8*20.3*10.5mm。同时周立功代理的MPS产品线,也推出大量下体积封装电源IC产品,如MP4420采用SOT23-8的小体积封装,同时采用内置同步整流工艺节省了续流二极管,是小体积设计的最佳选择。

    时间:2015-11-06 关键词: 电源 电源技术解析 电源体积 微型化

  • 基于Atmega8低功耗智能微波探测器的设计

     摘要:微波具有直线传播、波段宽、设备小、穿透力和抗干扰能力强等优点,基于此设计了一种基于Atmega8低功耗智能微波探测器,经测试,该探测器灵敏度高、功耗低、稳定性好,适用于自动门控制开关、室内外安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、野外安全警示等场所。 微波是频率范围在300 MHz到300 GHz的高频电磁波,其波长从1 mm到1 m。微波具有如下主要特点:直线传播,很容易被反射;波段宽,可利用的频率多;微波设备比较小;对一些非金属材料有一定的穿透力,金属物体对微波有良好的反射特性;不受其他电磁波干扰。基于微波的上述特点,设计了一种基于Atmega8低功耗、网络化、微型化、抗干扰能力强的微波探测器,该探测器主要用于自动门开关,室内外安全防范系统、野外安全警示场所等。 1 硬件系统结构 微波探测器由电源、单片机最小系统、脉冲电源、放大整形电路、微波模块组成。其结构如图1所示。 1.1 电源 微波探测器采用直流供电,该电源的稳压芯片采用HT7550低压差三端稳压芯片,该芯片具有超低功耗、低输入输出压差、低输出电压温漂、输出电压5 V,可以提供100 mA的输出电流。电源电路如图2所示。 1.2 脉冲电源 为了降低系统功耗以及延长微波模块的寿命,本探测器对微波模块采用脉冲供电,利用单片机产生频率为1 kHz,占空比为2%的脉冲为微波模块供电,这样可以节省98%的能量,同时在脉冲供电环境下微波模块并不是时刻都在工作,所以又可以延长微波模块的使用年限。该脉冲电源的电路如图3所示,三极管的基极通过一个电阻连到单片机的脉冲输出引脚,发射极连到VCC上这样便构成了一个简单稳定的脉冲电源。 1.3 单片机最小系统 本文采用Atmel公司的8位高性能AVR单片机Atmega8作为主控制芯片,硬件部分电路如图4所示。图中R1和R4构成了分压电路对模块的输入电压进行分压,然后送入单片机进行AD转换,当检测到外部供电电池的电压低于标准值时进行报警。J1和R10构成了环境亮度检测电路,当环境亮度不同时该电路分出的电压也不同,将该电压送入单片机进行采样通过软件智能判断是黑夜还是白天,当白天时模块处于休眠状态,黑夜时模块处于警戒状态,起到低功耗作用。S1及其外部电阻构成了外部硬件灵敏度调节接口,可以进行16级灵敏度调节,实验数据如表1所示。S2及其外部电阻构成了报警时长接口,一共可以设置4种报警时长。B1为蜂鸣器,它可以进行现场报警,以及进行开机初始化提示,电池低电压报警等。接口J4为在线调试接口,通过该接口可以随时向单片机中下载程序,方便进行软硬件调试。电阻R27为工作模式选择电阻,当焊接上该电阻时选择为单点工作模式,通过硬件调节灵敏度以及报警时长,当该电阻未焊接时选择为联网工作模式,在该模式下相关设置可以通过串行接口发送到模块,同时模块也会向外不断地发送模块的工作状态,比如电池电压,报警信号,当前设置等信息。单片机的第9引脚为报警输出端,可以用它去驱动继电器来控制自动门的开关等。单片机的13引脚经过一个PNP型三极管后变为占空比为1%的脉冲信号,该脉冲信号去驱动MOS管Q2来控制中频信号的通断,避免了在微波模块上电的瞬间产生的电流冲击信号送入信号处理电路造成误报警,提高了系统的抗干扰性能。 1.4 微波模块 本文采用的微波模块是GH100微波移动传感器,GH100微波移动传感器是X波段移动传感多谱勒模块,它由介质振荡器(DRO)和一对微带天线组成,微波频率为10.525 GHz。原理图如图5所示。该模块的工作原理是基于微波的多普勒效应。多普勒效应是当发射信号与接收者之间存在相对径向运动时,接收到的回波信号的频率(或相位)将发生变化。GH100微波模块集收发为一体,通过天线向周围空间发射无线电磁波,同时又由天线接收周围物体反射的回波,通过模块内部电路对收、发信号的相位进行比较,如果周围空间有移动物体存在,回波信号将产生频移与相差,最后从传感器输出一个低频率的电压。微波移动传感器是一种非接触式、功耗低、灵敏度高、体积小,不受热、噪音、湿度、气流、尘埃等周围环境因素影响,适合恶劣环境,理想的低成本移动检测器。 1.5 放大整形电路 由于传感器信号输出(IF)端的输出强度与发射能量的反射强度有关,一般在微伏级,所以需要一个高增益的低频放大器来处理该信号使它能达到用处理器来处理。放大整形电路如图6所示。图中MOS管Q2为信号开关,当微波模块上电时打开信号开关,当微波模块失电时关闭信号开关,这样可以防止干扰信号进入放大电路。信号通过信号开关后送入集成运放U1A的同相输入端进行放大,滤除高频的干扰信号后经电容C9耦合至后级电路,后级电路是一个引入了轻微负反馈的比较器电路,引入负反馈后可以增强本电路的抗干扰性能,改善输出波形,扩宽通频带,同时还可以消除电路的静态干扰信号,将低于门限的静态干扰信号滤除,然后将经过放大滤波整形后的信号直接送入单片机的AD采样通道进行采样,通过设置不同的阈值来改变灵敏度。放大整形后的部分测试波形如图7所示。 2 软件设计 微波探测器的主程序流程如图8所示。主程序初始化完硬件后进行工作模式选择,然后在选定的模式下循环扫描,有报警事件时进行报警,电池电压过低时停机,白天时关闭PWM输出,进入低功耗模式。两个主分支的结构基本相同,唯一不同的是右分支在进行报警的同时可以向主机发送信息,同时也可以接收主机的命令。串口通信的发送采用主动方式,需要发送的时候才发送,接收采用中断方式,一旦缓存器里面有数据立即进入中断去处理。 3 微波探测器的PCB图 微波探测器的PCB图如图9所示。 4 实验数据 软硬件统调是完成电路设计最关键的一步,通过不断地修改程序,微波探测器的功能已经达到要求,不同触发方式下的报警时长如表1所示。不同灵敏度时对应的有效检测距离是将微波探测器安装在半球型塑料壳内,并将其固定在室内2.6 m高处测试的,测试数据如表2所示。 5 结束语 本探测器充分利用了Atmega8单片机内部的软件资源,16级灵敏度调整,感应距离在0.8~10 m内可调。电路结构简单、体积小、功耗低、精度较高、软件的升级和更新方便,适用于自动门控制开关、室内外安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、野外安全警示等场所。

    时间:2014-01-29 关键词: 低功耗 智能化 atmega8 微型化

  • 汽车、工业和通信电子设备中的微电子系统进一步微型化

    研究和开发高度集成的系统级封装解决方案的欧洲最大研究项目已圆满完成。SiP">ESiP(高效硅多芯片系统级封装集成)项目合作伙伴已研制出更紧凑、更可靠的未来系统级封装解决方案。项目组还开发出简化分析和试验的方法。在英飞凌的带领下,来自9个欧洲国家的40家合作伙伴——包括微电子企业和研究机构——参与了该合作研究。SiP">ESiP项目由9个国家的公共机构和ENIAC(欧洲纳米计划顾问委员会)联合企业共同出资。为了通过推动欧洲合作巩固德国作为微电子基地的地位,德国教育和研究部(BMBF)作为各国最大的部级出资方之一,对这个被列入德国政府高科技战略的项目给予了大力支持。所谓系统级封装(SiP)是指,采用不同生产工艺制造,宽度不一的不同类型芯片被并排嵌入或堆叠在一个封装中,彼此无缝协同工作。ESiP项目不仅开发出将芯片集成在SiP封装中及制造SiP封装的技术,还研究出测量可靠度的程序及进行故障分析和试验的方法和设备。该项目研制出众多可让不同类型芯片被集成到体积最小的SiP封装中的基础技术,比如采用最新CMOS技术的客户专用处理器、发光二极管、直流直流转换器、MEMS(微电子机械系统)和传感器部件以及微型化电容器和感应器等无源组件。ESiP项目成果将使未来的微电子系统拥有更多功能,同时变得更小、更可靠。这些紧凑的SiP解决方案的应用范围包括电动车、工业设备、医疗设备和通信设备等。ESiP项目不仅开发出可将两个以上截然不同的芯片集成在一个封装中的全新SiP解决方案制造工艺,还研制出制造SiP芯片的新材料。项目合作伙伴已经用20多种不同的试验车辆,证明了新制造工艺的可行性和可靠性。而且在研究过程中,合作伙伴还发现目前常用的试验方法不适用于未来的SiP解决方案。正因为如此,该项目还开发出适用于三维SiP的新试验程序、探测台和探测适配器。英飞凌ESiP项目主管兼组装和封装解决方案国际合作负责人Klaus Pressel博士表示:“ ESiP研究项目取得成功,有助于巩固欧洲在开发和制造微型化微电子系统方面的地位。利用ESiP项目成果,我们可以进一步改进微电子系统,并缩小其体积。我们不仅开发出制造SiP解决方案的新工艺和新材料,还研究出测试SiP、分析SiP故障及评估SiP可靠性的方法。”ESiP项目合作伙伴除弗劳恩霍夫协会的三家机构外,来自德国的项目合作伙伴还包括Cascade Microtech、Feinmetall、英飞凌、InfraTec、PVA TePla Analytical Systems、西门子和Team Nanotec。

    时间:2013-08-22 关键词: 电子设备 微电子 进一步 微型化

  • MCU助推居家移动医疗微型化

    随着行动装置的快速普及,近几年行动医疗成为热门话题,市场成长迅速,也引发了不少新的商业模式。根据美通社一份市场调查报告指出,行动医疗市场在2018年将达到234.9亿美元的规模,2013至2018年期间复合年增长率达到30.5%。 此外,据BCC Research预测,全球家用医疗设备规模将从2011年190亿美金成长到2016年262亿美金,其中辅助復健设备、监控装置等都会是成长的主要动力,可携式医疗设备也将会有大幅度的成长。经济部技术处科技专家赖建勋表示:「整个医疗趋势正在转变,未来会卖、会赚钱的都是微小化的医疗设备。」 当医疗设备走入家庭,医疗电子也有了不一样的发展趋势。有别于传统医疗设备大型、移动性低,发挥空间有限,居家型医疗走向小型化、微型化发展,在加入无线通讯技术后,更增加其应用的多元化。NXP技术行销经理刘俊宏表示,医疗电子从功能导向已逐渐朝向应用导向发展,而微型化、差异化及可携式是发展的趋势。 儘管这些居家型、可携式医疗设备相较于医院中的临床设备门槛较低,但其设计需求和传统医疗设备大不相同。刘俊宏表示,高整合度、快速精準的运算能力、持久的电池续航力、安全稳定的电源供应、便携、小尺寸、无线连结等特性,对于传统医疗设来来说不是必要条件,在可携式医疗设备中却是极为重要的设计需求。 其中,尤其以低功耗对可携式医疗设备来说极为重要。然而,当这些设备必须具备高效能的运算能力、且又多了无线传输等介面,还必须保持低功耗的特性,是厂商在设计产品经常会遇到的两难。除了医疗市场之外,在运动监控市场中,越来越多设备也有低功耗的需求。刘俊宏表示,以MCU的设计角度来看,针对这样的设计挑战,ARM所推出的Cortex M0及M8都能够满足高效能、低功耗需求,且软体设计简单。 事实上,MCU已经广泛应用于医疗电子设备市场,从高阶的病患监护仪、医用影像系统等,到低阶市场的血压计、血糖计、心率监测器等都可看到,超低功耗则适合可携式医疗设备的应用,而32 bit MCU更已经被大多厂商接受。刘俊宏指出,相较于8bit或16 bitMCU操作设计上,32 bit效能明显较高,可以更快速的执行完任务,进入省电模式。而为了达到更省电的效果,NXP也提供了Cortex M4及M0高低阶整合的双核心MCU,藉由两者的互相搭配,来达到更低功耗的设计。

    时间:2013-07-08 关键词: MCU 移动医疗 微型化

  • ARM CEO:服务器将微型化 摩尔定律将失效

    平板电脑和智能手机的热潮使得ARM的影响力大大增强,在此之前ARM远比Intel X86架构名声要小的多。ARM架构的移动处理器曾经被认为远不及台式机、笔记本电脑和服务器中使用的x86处理器强大,然而这一差距似乎正在缩小。微软正尝试在传统计算机中使用ARM的技术,这表明ARM的影响范围很快就不再局限于移动计算。 近日,ARM CEO沃伦·伊斯特(Warren East)接受了《麻省理工科技评论》杂志专访。在访谈中,他就摩尔定律、服务器与计算机性能、ARM芯片对PC硬件和软件行业发展的影响等方面发表了看法。 几十年来,计算机行业的发展一直遵循能预测计算能力提高速度的摩尔定律,但你们的专注点不同。 我们一直关注效能,而不是最高速度。实际上这才是最重要的。手机便是最好的例子:手机受到约束,因为它用的是电池。 但是,即便是使用外接电源的计算机,效能仍然是全世界的严重问题。服务器消耗了大量电能,数据中心放在世界各地的偏僻地区,因为那里气温较低。移动设备的增加也意味着对服务器的需求增加。我们实际上改变了设计服务器的方式。人们不应局限于消耗大量能源的大型数据中心,相反,我们可以分散它们,可以使用更多服务器。我以路由器作类比。以前,路由器实际是装在大型机箱里的迷你计算机,思科将它们缩小到你家中现有的那样。服务器没有理由不向这个方向发展。 微软刚发布了Surface平板机,它自带了针对ARM芯片的Windows系统。这是不是ARM技术进军更多Intel芯片统治领域的一次“热身”? 或许是。几年前我说过,无论有没有微软的帮助,ARM最终都会出现在这些领域,因此我们只是顺其自然。这是商业模式方面的问题。PC或平板机厂商多了ARM这样一个选择。这种竞争环境很好,因为供应商在价格方面有竞争,更重要的是,他们被迫保持创新。过去15至20年,手机领域的创新与PC领域多得多。 那些技术创新能不能让传统PC受益? 绝对能。在我看来,PC其实只是另一种形状的智能手机。它的本地存储空间更多,一些接口类型有所不同。手机上装不下DVD光驱,但你没有理由不能有连接DVD光驱的接头。电视也一样。电视是大号智能手机,电脑算中号的。 彭博社报道苹果正考虑在其笔记本电脑和台式机中改用ARM芯片。 不好意思,这个你要采访苹果。我们提供微处理器,让你用于各种用途,从微小的传感器到超级计算机。苹果涉及其中多个领域,它们可以决定自己想要做什么。 人们常说,ARM芯片的性能不足以支持每台PC的任务,例如图像编辑和处理。 那是胡扯。ARM架构中没有内在因素妨碍性能的提高。ARM以前在手机中获得了大量机会,你不希望手机拥有超高性能,因为它会更耗电。但如果你从另一个设计点看,电池容量会增大许多,这就像汽车拥有更大的油箱。如果你只希望车上有个小油箱,那就必须非常节能。如果你想打造一辆法拉利,带有更大的油箱,那也没有问题。ARM处理器从来都不是以手机为首要设计目标的。微软Windows还没出现之前,它就运行过一台装有RISC OS的计算机。 但为Intel兼容系统开发的软件不能在基于ARM的系统上运行。你怎么解决这个问题? 这必须从实用的角度出发,有些传统软件永远都不会迁移到新架构上。没人会重新编写Lotus Notes让它在ARM在运行。我们认为,不可能一夜之间大规模切换到ARM PC。在这个过程中,传统软件会逐渐被最新的应用软件取代。Windows RT便是一个很好的例子。 编写运行在ARM架构上的软件会不会变得更容易? ARM过去的普及度确实不高,但现在许多手机和其他设备都采用了ARM芯片。

    时间:2012-11-12 关键词: ceo ARM 服务器 微型化

  • 意法半导体推出新系列高度微型化自适应器件

    21ic讯 意法半导体推出新系列高度微型化自适应器件。新产品可动态优化手机天线性能,有助于避免电话掉线,并延长电池续航时间。 意法半导体的新产品 ParaScan™ 集成调谐电容(STPTIC)通过调整电容值,使手机功率放大器与天线之间在各种工作条件下高效传输电能。STPTIC有助于最大限度提升手机射频辐射功率,改善通话性能,解决手机贴近或远离人耳时的多频使用问题,同时尽可能降低放大器功耗,以延长电池续航时间。 不同于市场上通常含有多个开关电容的手机天线解决方案,STPTIC可平滑地调整电容,无需分步调整,因此电容调节更精确。此外,STPTIC采用意法半导体的集成无源有源器件(IPAD™)技术整合一个可变电容以及相关控制电路,产品尺寸更小。 意法半导体部门副总裁兼专用分立器件与IPAD产品部总经理Ricardo De-Sa-Earp表示:“由于4G手机需要出色的无线性能以确保可靠的通话质量和高速数据服务,以及更长的电池续航时间,我们全新最先进的STPTIC系列产品为未来的4G LTE手机带来一个更加引人注目的调谐电容选择。全球五大手机厂商中已有两家选择了这项技术并用于现有产品的天线匹配设计。” 全新STPTIC系列采用最先进的新一代 ParaScan 钛酸锶钡(BST)调谐电容技术。新产品可满足无线系统设计人员的要求,Q系数高值达到2.7GHz,控制电压变化引起的电容变化比高于3:1,在规定工作温度范围内性能稳定。新产品易于设计,需要最少的外部元件,大功率输出能够满足GSM标准要求。 STPTIC系列的主要特性: · 电容值范围:2.7 至 8.2 pF · 大输出功率(+36 dBm) · 大调谐范围(3.5:1) · 高线性器件(IP3 > 60dB) · 高品质系数(Q 系数)高达2.7 GHz · 低泄漏电流(小于 100 nA) · 兼容意法半导体的天线调谐电路(STHVDAC 系列) STPTIC器件采用 6引脚的microDFN 封装和倒装片封装,已向客户提供样片,由意法半导体直接供货。

    时间:2012-11-12 关键词: 半导体 器件 微型化

  • 微型化技术在医疗器械当中的应用

    产品微型化技术已经是在其他的产品——比如在手机等消费电子产品——当中已经有过多年的开发和应用经验,相关的实验也已经有了若干年的历史。在CMET2010工艺工作坊中,上官东铠博士结合伟创力多年的经验介绍了微型化技术在医疗器械当中的应用。可以应用于医疗器械方面的微电子封装技术有很多。 三维组装几个途径,一个是Package,我们用的是叫in—line,这个工艺是2002年在伟创力实验室做出来的,2003年应用到西乡工厂大规模的生产应用。因为那个时候工艺用的是叫Package  Stacking。我们在2002年做出来的是什么呢?实际上做management和做in—line,全自动焊锡机把这两个同时一次完成。这个工艺一直到05年或者06年才在工业界上得到更大规模的应用。这个有什么好处呢?主要是从Package  Stacking方面有更大的灵活性,可以是两个management,现在几乎在手机里面都要用。 我想在医疗器械微型化里面也是可以应用到这项基础。其他做三维的组装还有哪些途径呢?产品内部有很多的空间还没有利用到,我们现在要做微型化,要提高功能密度,怎么能够利用产品更多的空间呢?柔性板为我们提供了这样的机会。比如说集成,包括半导体硅片的集成SoC、还有系统的集成(System  in  Package)、还有三维封装等等。 以及组装方面有小于8个毫米、或者0201、01005元器件的组装,三维的组装,柔性线路板的组装等等,在板级方面用这些手段也可以达到产品的微型化。具体来讲,以0201、01005元件的组装为例,现在这一技术已经在消费电子中应用了五年,但是在医疗电子当中还没有得到广泛的应用,因为要涉及到微型器件在工艺方面有比较高的要求:如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷过程的要求等等。 以及需要考虑到设计和制造之后的检测,以及最后的维修等等。 另外,有些器件可以直接集成到硅片上去,Die Stacking大家都很熟悉。我们通常要考虑硅片的使用领域,如果领域比较低,把几个重叠在一块,最终会是一个分层考虑的事情。还有Package  Stacking大家也很熟悉。比如说,Embedded  Components  in  PCB,进一步微型化,增加它的功能和密度。 从功能方面,特别是焊锡机器人对于高品质的应用,希望PCB和硅片的距离越约越好。从Embedded  Components  in  PCB和Flip  Chip方面会有一些考虑。现在这个问题还有很多的讨论,争论。因为它对成本到底有多大的影响,我们从微型化方面,从产品功能方面会得到一些优势,但同时又在制造成本方面会有一些影响。怎么来做这个决定还没有一个很清楚的东西。因此还需要再做一些工作,才可以将这一技术应用在医疗设备当中。 01005主要是模块的应用,基本的工艺是和0201很相似,但是要在工艺方面进一步细化,比如说,在焊膏的选择方面、焊接时可能要用到氮气、返修可能会十分困难等等。Flip Chip也有很多种类,比如Solder Bump可以到150微米,要实现Flip Chips在产品中的应用有很多事情是需要做的,设备有哪些要求,工艺方面有哪些要求等等。Fluxing因为间距非常细,所以用Flip  Chip就比较困难,还有Reflow需要用到氮气。氮气不是一定要搞到50个PPI。更多的用Au Stud Bump,为了要进一步微型化,最简单的办法就是Au  Stud Bump。

    时间:2012-09-19 关键词: 中的应用 医疗器械 微型化

  • ST推出高度微型化的4G智能手机天线共同芯片

    21ic讯 意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)推出一款高度微型化的4G智能手机天线共同芯片,这款让手机外观更纤薄,且具有更高的GPS导航性能。 从设计上讲,4G智能手机必须使用多路蜂窝式连接,才能提供100 Mbps以上的移动宽带服务。智能手机内置蓝牙、Wi-Fi和GPS诸多通信模块,这些射频模块必须共用同一个天线才能节省手机电路板空间。意法半导体利用所掌握的先进封装技术,研制一款尺寸只有1.14 mm2的微型天线共用芯片,这款型号为DIP1524的天线共用芯片能够同时为几个射频接收器提供高强度信号。 因为手机收到的GPS卫星信号通常较弱,高效的天线连接性能对于GPS手机特别重要,内置DIP1524的智能手机将给用户带来超凡体验,例如,更短的GPS启动时间(首次定位时间),更高的定位精度,此外由于受益于连接多颗卫星,定位服务质量更加可靠。 DIP1524采用意法半导体的有源无源集成化技术(Integrated Passive Device , IPD),制作在一个玻璃基板上,玻璃基板的插入损耗低于其它品牌的陶瓷基板。倒装片封装的占板面积与晶片本身大小相当,而采用普通封装的同类产品的占板面积高于3 mm2,因此,新产品可节省65%印刷电路板空间。DIP1524让手机设计工程人员把蓝牙、Wi-Fi和LTE band 7 连接到同一个天线。 DIP1524的主要特性: • GPS插入损耗:0.65 dB (最大值) • GLONASS插入损耗:0.75 dB (最大值) • 零性能漂移 • 高信道隔离度 • 器件之间无数值离散 DIP1524-01D3样片采用4焊球倒装片封装(bump flip-chip),即将投入量产。  

    时间:2012-05-14 关键词: 芯片 天线 4g智能手机 微型化

  • 传感器的微型化发展历程

    各种控制仪器设备的功能越来越大,有些精密仪器或设备,体积本身就小,还需要接上各种传感器进行感知和控制,这也对传感器微型化提出了更高的要求。因而传感器本身体积也是越小越好,这就要求发展新的材料及加工技术,目前利用硅材料制作的传感器体积已经很小。如传统的加速度传感器是由重力块和弹簧等制成的,体积较大、稳定性差、寿命也短,而利用激光等各种微细加工技术制成的硅加速度传感器体积非常小、互换性可靠性都较好。微型传感器可以不受空间大小制约而安放在狭小位置上,并有对被测对象的状态干扰小、时间应快和成本低等优点。过去制作传感器一边用眼看一边用手加工,就是机械加工也受到机械能力的限制。以集成技术为基础的微细加工技术则不然,能把电路加工到光波数量级,而且可批量生产,价格便宜。 集成电路加工技术由三大摹本技术组成:平面电子工艺技术;有选择的化学腐蚀技术和机械切割技术。这三项技术都能进行三维加工。平面电子工艺技术是把在硅表面生成的氧化膜作为一种掩膜,在具有掩膜的硅单晶上进行具有空间选择的扩散和腐蚀加工。所以平面电子工艺技术包括照相制版技术、杂质扩散技术、离子注入技术和化学气相沉积技术等。利用有选择的化学腐蚀技术能对由平面电子工艺技术制作而成的氧化物掩膜和已扩散了杂质的半导体物体空间进行有选择的化学腐蚀加工。利用这种技术可以在特定方向上把硅体腐蚀掉,可以进行三维加工。这种微加工技术可以把物体加工成极微细的可动部件,如应力杆状物,开关甚至马达等。美国斯坦福大学已把过去相当大的连搬遥都困难的气相色谱仪集成在直径5cm的硅片上,制成超小型气相色谱仪,现在的传感器概念已跳出原来含义的小圈子,而是以微型、集成化和智能化为特征的微系统。该微系统除具有自测试、自校准和数字补偿的微处理器之外,还具有微执行器。现代的微细加工技术已把微传感器、微处理器和微执行器集成在一块硅片上构成微系统。 Mems技术的发展使微型传感器提高到了一个新的水平,利用微电子机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在同一芯片上,它具有体积小、价格便宜、可靠性高等特点,并且可以明显提高系统测试精度。MEMS技术是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。借助MEMS技术的发展,传感器技术将朝着微型化、智能化、多功能化的方向发展,这也正适合自动化和工业控制对传感器性能的需求。目前采用Mems技术可以制作检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。由于Mems微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。Mems传感器将成为世界汽车电子的重要构成部分。

    时间:2012-04-19 关键词: 传感器 发展历程 微型化

  • 医疗电子中的微型化封装与装配技术

    在日前召开的第三届中国国际医疗电子技术大会(CMET2010)工艺工作坊中,伟创力总部技术部高级副总裁上官东铠博士以《医疗电子中的微型化封装与装配技术》为题发表了精彩演讲,并就医疗电子,特别是在便携式、家用式医疗电子制造工艺技术方面与现场观众进行了互动性的探讨。 产品微型化技术已经是在其他的产品——比如在手机等消费电子产品——当中已经有过多年的开发和应用经验,相关的实验也已经有了若干年的历史。在CMET2010工艺工作坊中,上官东铠博士结合伟创力多年的经验介绍了微型化技术在医疗器械当中的应用。 伟创力的组装能力 可以应用于医疗器械方面的微电子封装技术有很多。比如说集成,包括半导体硅片的集成SoC、还有系统的集成(System in Package)、还有三维封装等等。以及组装方面有小于8个毫米、或者0201、01005元器件的组装,三维的组装,柔性线路板的组装等等,在板级方面用这些手段也可以达到产品的微型化。 医疗电子中可以用到的微型化封装和组装技术 具体来讲,以0201、01005元件的组装为例,现在这一技术已经在消费电子中应用了五年,但是在医疗电子当中还没有得到广泛的应用,因为要涉及到微型器件在工艺方面有比较高的要求:如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷过程的要求等等。以及需要考虑到设计和制造之后的检测,以及最后的维修等等。因此还需要再做一些工作,才可以将这一技术应用在医疗设备当中。01005主要是模块的应用,基本的工艺是和0201很相似,但是要在工艺方面进一步细化,比如说,在焊膏的选择方面、焊接时可能要用到氮气、返修可能会十分困难等等。 Flip Chip也有很多种类,比如Solder Bump可以到150微米,要实现Flip Chips在产品中的应用有很多事情是需要做的,设备有哪些要求,工艺方面有哪些要求等等。Fluxing因为间距非常细,所以用Flip Chip就比较困难,还有Reflow需要用到氮气。氮气不是一定要搞到50个PPI。更多的用Au Stud Bump,为了要进一步微型化,最简单的办法就是Au Stud Bump。 其他的一些集成的途径,比如SOC和SIP也有很多的讨论。什么时候用SOC,什么时候用SIP都有一些争论。SOC一般是比较成熟的产品,成熟的设计,成熟的市场。因为SOC的成本很高,只有批量应用才有优势。SIP一般用在产品新技术应用的时候,因为它的成本比较低,而且实现比较快,更适合用于新的产品,新的技术。 另外,有些器件可以直接集成到硅片上去,Die Stacking大家都很熟悉。我们通常要考虑硅片的使用领域,如果领域比较低,把几个重叠在一块,最终会是一个分层考虑的事情。还有Package Stacking大家也很熟悉。比如说,Embedded Components in PCB,进一步微型化,增加它的功能和密度。从功能方面,特别是对于高品质的应用,希望PCB和硅片的距离越约越好。从Embedded Components in PCB和Flip Chip方面会有一些考虑。现在这个问题还有很多的讨论,争论。因为它对成本到底有多大的影响,我们从微型化方面,从产品功能方面会得到一些优势,但同时又在制造成本方面会有一些影响。怎么来做这个决定还没有一个很清楚的东西。 刚才我们一直在讲器件和微电子方面,从板级封装、组装出发,有哪些高密度的组装和细间距的器件。器件之间的细间距,这里面有哪些需要考虑的重要因素。比如PCB板设计,Printing,间距越来越细,越来越密,怎么把这个线拉动出去。还有一个是Pick—place、Reflow in air方面。现在你有很危险的器件,同时又有一个比较高的,比较大的,你到底先放哪一个,这些具体的东西都要考虑优化。 三维组装几个途径,一个是Package,我们用的是叫in—line,这个工艺是2002年在伟创力实验室做出来的,2003年应用到西乡工厂大规模的生产应用。因为那个时候工艺用的是叫Package Stacking。我们在2002年做出来的是什么呢?实际上做management和做in—line,把这两个同时一次完成。这个工艺一直到05年或者06年才在工业界上得到更大规模的应用。这个有什么好处呢?主要是从Package Stacking方面有更大的灵活性,可以是两个management,现在几乎在手机里面都要用。我想在医疗器械微型化里面也是可以应用到这项基础。其他做三维的组装还有哪些途径呢?产品内部有很多的空间还没有利用到,我们现在要做微型化,要提高功能密度,怎么能够利用产品更多的空间呢?柔性板为我们提供了这样的机会。 毕加索曾经说过,所有你能想象的都是真实的,在上边所说的微型化封装、组装已经柔性电路板的技术进步中,这句话也可以理解为:所有你能想象到的产品都可以生产出来。单单生产出来还不够,医疗设备需要更高的可靠性。而微型化和高密度封装为可靠性带来了不少挑战。如电化学可靠性、热可靠性、焊点可靠性、动态负载可靠性等等。 此外还有包装材料和外观方面的问题,现在环保方面的法规很多,因此需要采用生态与绿色技术、再生塑料、生物降解材料,还要考虑到消费者的体验,采用更加美观的包装。 最后一个需要注意的问题,就是DFX,也就是可制造型设计。在座的有很多是做设计的,也有很多是做制造的。做设计和做制造这两个之间怎么来集成,怎么来合作?答案就是通过DFX。现在产品的设计已经不止是设计团队的问题,还需要制造团队的参与。但这还不是最主要的挑战,今天的挑战性在什么地方呢?大家知道,今天是一个全球化的环境,设计团队可能是在某一个公司某一地方的设计开发中心,制造却又可能是在另一个公司另外一个地方的制造工厂,两个公司可能用的是不同的系统,在这样的环境当中如何来实现设计和制造合作?如何实现设计的优化?这是一个工业界必须面临的课题。 最后总结一下,技术要面向市场。从市场的趋势来看,家用医疗电子产品正在向消费电子方向发展,可能需要更多的无线连接、和家用电器的链接,产品的更新换代又要很快,同时又要满足管理方面的一些要求以及市场要求。从技术方面来说就需要集成化、模块化、高密度化、微型化、三维化。用这些技术手段来满足市场的产品要求。此外还需要整个供应链的合作,因为我们没有时间从一个公司做再转到另外一个公司中。像CMET这样的活动就给整个产业链的合作做出了很大的推动,推动整个工业界,供应链的合作促进产品的更新换代,同时促进设计与制造的合作。希望通过今天这个会议,通过大家的研究和讨论,能够促进整个供应链的合作,促进设计和制造的合作方面能起到很大的推动作用。 更多医疗电子信息请关注:21ic医疗电子

    时间:2012-04-18 关键词: 医疗电子 封装 装配技术 微型化

  • 首次22纳米技术应用 微型化整合化趋势明显

    众所周知,更低的纳米技术代表了更复杂精细的架构设计,而且集成更多的晶体管。最直观的就是,更低的纳米工艺可以给我们带来更强的性能。近期,首次22纳米技术将应用,但是笔者可以很肯定的告诉你:它带来的不仅仅只有性能的提升。22纳米技术应用带来微型化整合化趋势22纳米技术带来了CPU微型化趋势22纳米带来的第一点好处,更加微型化。随着CPU的发展,性能已经完全超过日常使用。以现在PC来说,CPU早已经不是性能瓶颈。与32纳米技术相比,22纳米技术可以在有限的单位量集成更多的晶体管。22纳米带来了更大的性能提升,并且可以在较低电压下。22纳米技术可以使CPU更加微型化,我们能够在未来看到采用该技术的手机、平板电脑等产品,而不仅仅是PC。22纳米给CPU带来了在低电压下拥有更强的性能22纳米带来的另一点好处,低电压。由于制程的提升,其极限电压降低到更低的水平。虽然这对于台式机并不明显,但是对于笔记本电脑和平板等需要电池驱动设备,22纳米代表了更长的续航时间。22纳米技术带来CPU整合化趋势在采用32纳米制程的Sandy Bridge处理器中,Intel已经在CPU中整合了北桥芯片与显卡、内存控制器。整合化的优势在于将以前需要通过PCI总线链接的芯片转为CPU内部链接,能够更有效提升系统整体性能。那么,22纳米究竟会给我们带来什么样的整合化趋势?22纳米技术带来CPU整合化的趋势22纳米制程,可以容纳更多的显卡处理单元,这对于需要使用小型机箱的用户是一个最大的福音。随着北桥芯片集成入处理器中,低端主板与高端主板的差距逐渐从性能方面转变为附加功能方面。据网络消息,新一代22纳米第三代酷睿处理器将在芯片内集成WiFi功能。可以说,22纳米虽然仍旧无法将南桥芯片集成到CPU中,但是处理器芯片将拥有更多功能,也证明了整合化已经是大势所趋。

    时间:2012-04-16 关键词: 技术应用 纳米 明显 微型化

  • 微型化隔离放大器

    介绍 作为最具前景的替代能源之一,风力发电不受金融危机和经济衰退的影响,预估会在未来5年以每年22.4%的速度持续增长[1]。大型风力发电场目前也已经开始扩展到离岸的深水区域,例如爱尔兰海的25MW Arklow海上风力发电场,以及可以提供420MW发电容量的美国第一个离岸风力发电场风角(Cape Wind)。 除了关注预计会在尺寸以及安装数量持续增长大型数MW风力涡轮机外,大部分功率逆变器制造商面对的市场商机大多在<100kW的小型风力涡轮机市场。虽然相对于太阳能发电,风力功率逆变器的市场较小,但却正在大幅增长。许多新的进展正在影响这个领域,包括风能建筑(Building Integrated Wind Energy, BIWE),例如1kW的AVX 1000和60kW的WindCube?,以及垂直轴风力涡轮机的进一步发展,如UGE 10kW VAWT[2]。 聚焦小型风力涡轮机市场 美国小型风力涡轮机市场在2008年增长了78%,增加17.3MW的发电容量,相同时间全球的增长大约在53%和38.7MW,其中美国制造商占有2008年全球小型风力发电机销售的49%,持续保持着长期的主导地位[3]。 对于美国小型风力涡轮机的商用市场(21-100kW),增长主要来自于更多的私人投资而增加的生产数量。而在占有市场份额最大的家用市场,则受到投资和批量生产所带来的成本降低所推动,家用电力价格的升高和大众对这项技术的更多了解也是市场增长的原因之一。 欧洲地区目前已经有超过40家主要位于德国和西班牙的制造商积极抢进小型风力发电市场,这些制造商生产功率容量低于1kW到数百kW的小型风力发电机。 小型风力发电系统 图一中的小型风力发电系统通常包含有风力涡轮机、发电机、交流─直流整流器、充电控制器和可充电电池模块、逆变器、配线以及支持整个系统的塔座,其中充电控制器和电池模块通常是必须的以符合远程离线风能系统的需求。   图一:小型风力发电系统的简化方块图。 效率是关键 由于风速变化特性的因素,许多风力发电方案都采用可变速度控制技术以期由风力取得最高能量并将涡轮驱动负载(turbine drive-train loads)降到最低。在这个产业中提出并讨论了许多不同的可变速度控制方法,共同目标就是效率优化[5, 6]。 除了风速控制部分外,逆变器也在风力发电系统的功率变换过程中扮演着非常关键的角色。以风力涡轮可变速度发电设备为例,逆变器是连接供电网并提供符合电力要求电源的基本设备,逆变器可以是商用的单相或工业用三项的分立零组件或模块,并通过数字信号处理器(DSP)控制来提供高效率能源转换。高效逆变系统需要对电力设备进行精密的时序控制和安全隔离,避免有害高电压开关瞬变损害控制器和危害操作人员。 以30kW的电力转换系统为例[6],在连接供电网的风能系统上使用了简单的交流─直流─交流变换器以及模块化控制方式。图二是这个功率转换器的类似方块图,基于发电机输出的电压和频率会随着风速变化,因此使用一个直流─直流升压斩波电路来维持稳定的直流线路电压,输入的直流电流经过调节追随经过预先设定的优化电流参考,以便在涡轮系统的最大功率输出点运行。在和供电网的连接上,PWM信号通过ACPL-332J门极驱动[7]控制IGBT,通过对逆变器直流电压的调节提供电流到电力线上。   图二:使用交流─直流─交流变换器的小型风力涡轮系统方块图。 为了要达到优化的系统效率,图二以及其他参考文献[6, 8]中所描述的变换器显示必须把重要的电流和电压信息反馈给数字信号处理器(DSP)进行计算和有效控制。这些信息可能包括直流线路电流大小、发电机相位电流、逆变输出相位电流以及直流线路电压。这样的需求带来了电流和电压传感器的商机,这些传感器不仅需要具备足够的精确度和反应速度,而且需要以高性价比提供高开关噪声抑制比和安全绝缘能力。 利用隔离放大器测量电流和电压 虽然会有分流电阻功率损耗的缺点,具备高线性度、低成本和设计灵活等优势的分流电阻电流检测是进行电流测量一个经常使用的方法。随着更佳散热性能和更低阻值分流技术的发展,功率损耗可以通过降低分流信号的大小降到最低。 特别面向满足功率转换系统严格的要求设计,ACPL-C78A/C780/C784微型化隔离放大器可以接受±200mV的信号,非常适合接连基于分流方式的电流感应应用。通过选择适合的分流电阻大小便可进行由低于1A到超过100A广大范围的电流监测应用。 ACPL-C78X系列采用先进的sigma-delta模数转换技术和全差分方式实现1%的增益误差(ACPL-C78A)、0.004%的超低非线性,以及直流到100kHz宽广的带宽,请参考图三。采用延展型SSO-8封装供货,拥有8mm爬电距离和电气间隙,ACPL-C78X提供有稳固的电气隔离,并取得IEC/EN/DIN EN 60747-5-2的1140V工作电压安全认证、UL 1577规定的5kVrms/1min双重保护,以及15kV/μs的共模抑制能力[9]。 图三:ACPL-C78X系列增益频率响应图。 结论 虽然不同的市场条件让风力发电产业在每个地区都有不同的样貌,从欧洲地区成功实施电价保护制度到北美地区和亚洲所采用法规、补贴和税务优惠的组合,风能产业预料即将快速增长,虽然目前已经有许多让人眼睛一亮的数MW风力发电设备开始迈入离岸深水区,但功率逆变器的大部份商机还是在于小型的风力涡轮机市场。 ACPL-C78X微型化隔离放大器提供了典型小型风力发电设计取得优化效率所需的精确电流和电压测量,高开关噪声抑制能力和高绝缘电压可以带来平稳的逆变器工作以及控制器和操作人员的安全性。  

    时间:2011-12-03 关键词: 隔离放大器 微型化

  • TE推出更小型印刷电路连接器以满足微型化需求

    鉴于目前消费类设备不断向微型化方向发展,TE Connectivity (TE),原Tyco Electronics今天发布了其最新的0.25毫米间距柔性印刷电路 (FPC)连接器(FPC斜插型)。              微间距FPC连接器可使用在尺寸更小,电路设计更为复杂的印刷电路板(PCB)上。该产品的推出将进一步促进手机和数码相机等消费类电子产品向微型化发展。TE公司产品管理总监Eric Himelright说:“微间距连接器可以在更小的电路板上布置同等数量的线路,大大节省了电路板的宝贵空间。” 除了体积更小之外,TE的0.25毫米间距FPC连接器采用旋转后锁箱形执行器(后掀盖式)设计并且具有更低的触点。旋转后锁式(后掀盖)连接器既能够容纳取放喷嘴,又非常易于操作,而且能实现更好的印刷电路附着效果。坚实的箱形执行器能更好地保护连接器,使其便于操作。 TE的0.25毫米间距FPC连接器最重要的设计特点就是其可以接受印刷电路从一定的角度插入,而不是传统的水平方向,这使得PCB板的设计更加灵活。传统的FPC连接器只能接受从水平方向插入的电路,所以根本不可能在FPC连接器前端再安装其他元件,因而FPC连接器通常安装在PCB板的边缘部分,而实际上这并不总是最便捷的位置。 “采用TE的0.25毫米间距FPC连接器就不一样了。”TE产品经理Masaki Mukasa强调说。“由于印刷电路可以从一定的角度插入,所以该连接器可以安装在电路板的任何位置,同时还可以在FPC连接器前端安装其他元件。” 所有TE 0.25毫米间距FPC连接器均符合RoHS(有害物质含量限制)标准。  

    时间:2011-07-19 关键词: 连接器 印刷电路 微型化

  • 医疗电子中的微型化封装与装配技术

    在日前召开的第三届中国国际医疗电子技术大会(CMET2010)工艺工作坊中,伟创力总部技术部高级副总裁上官东铠博士以《医疗电子中的微型化封装与装配技术》为题发表了精彩演讲,并就医疗电子,特别是在便携式、家用式医疗电子制造工艺技术方面与现场观众进行了互动性的探讨。   产品微型化技术已经是在其他的产品——比如在手机等消费电子产品——当中已经有过多年的开发和应用经验,相关的实验也已经有了若干年的历史。在CMET2010工艺工作坊中,上官东铠博士结合伟创力多年的经验介绍了微型化技术在医疗器械当中的应用。 伟创力的组装能力   可以应用于医疗器械方面的微电子封装技术有很多。比如说集成,包括半导体硅片的集成SoC、还有系统的集成(System  in  Package)、还有三维封装等等。以及组装方面有小于8个毫米、或者0201、01005元器件的组装,三维的组装,柔性线路板的组装等等,在板级方面用这些手段也可以达到产品的微型化。 医疗电子中可以用到的微型化封装和组装技术   具体来讲,以0201、01005元件的组装为例,现在这一技术已经在消费电子中应用了五年,但是在医疗电子当中还没有得到广泛的应用,因为要涉及到微型器件在工艺方面有比较高的要求:如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷过程的要求等等。以及需要考虑到设计和制造之后的检测,以及最后的维修等等。因此还需要再做一些工作,才可以将这一技术应用在医疗设备当中。01005主要是模块的应用,基本的工艺是和0201很相似,但是要在工艺方面进一步细化,比如说,在焊膏的选择方面、焊接时可能要用到氮气、返修可能会十分困难等等。   Flip Chip也有很多种类,比如Solder Bump可以到150微米,要实现Flip Chips在产品中的应用有很多事情是需要做的,设备有哪些要求,工艺方面有哪些要求等等。Fluxing因为间距非常细,所以用Flip  Chip就比较困难,还有Reflow需要用到氮气。氮气不是一定要搞到50个PPI。更多的用Au Stud Bump,为了要进一步微型化,最简单的办法就是Au  Stud Bump。   其他的一些集成的途径,比如SOC和SIP也有很多的讨论。什么时候用SOC,什么时候用SIP都有一些争论。SOC一般是比较成熟的产品,成熟的设计,成熟的市场。因为SOC的成本很高,只有批量应用才有优势。SIP一般用在产品新技术应用的时候,因为它的成本比较低,而且实现比较快,更适合用于新的产品,新的技术。    另外,有些器件可以直接集成到硅片上去,Die Stacking大家都很熟悉。我们通常要考虑硅片的使用领域,如果领域比较低,把几个重叠在一块,最终会是一个分层考虑的事情。还有Package  Stacking大家也很熟悉。比如说,Embedded  Components  in  PCB,进一步微型化,增加它的功能和密度。从功能方面,特别是对于高品质的应用,希望PCB和硅片的距离越约越好。从Embedded  Components  in  PCB和Flip  Chip方面会有一些考虑。现在这个问题还有很多的讨论,争论。因为它对成本到底有多大的影响,我们从微型化方面,从产品功能方面会得到一些优势,但同时又在制造成本方面会有一些影响。怎么来做这个决定还没有一个很清楚的东西。   刚才我们一直在讲器件和微电子方面,从板级封装、组装出发,有哪些高密度的组装和细间距的器件。器件之间的细间距,这里面有哪些需要考虑的重要因素。比如PCB板设计,Printing,间距越来越细,越来越密,怎么把这个线拉动出去。还有一个是Pick—place、Reflow  in  air方面。现在你有很危险的器件,同时又有一个比较高的,比较大的,你到底先放哪一个,这些具体的东西都要考虑优化。   三维组装几个途径,一个是Package,我们用的是叫in—line,这个工艺是2002年在伟创力实验室做出来的,2003年应用到西乡工厂大规模的生产应用。因为那个时候工艺用的是叫Package  Stacking。我们在2002年做出来的是什么呢?实际上做management和做in—line,把这两个同时一次完成。这个工艺一直到05年或者06年才在工业界上得到更大规模的应用。这个有什么好处呢?主要是从Package  Stacking方面有更大的灵活性,可以是两个management,现在几乎在手机里面都要用。我想在医疗器械微型化里面也是可以应用到这项基础。其他做三维的组装还有哪些途径呢?产品内部有很多的空间还没有利用到,我们现在要做微型化,要提高功能密度,怎么能够利用产品更多的空间呢?柔性板为我们提供了这样的机会。   毕加索曾经说过,所有你能想象的都是真实的,在上边所说的微型化封装、组装已经柔性电路板的技术进步中,这句话也可以理解为:所有你能想象到的产品都可以生产出来。单单生产出来还不够,医疗设备需要更高的可靠性。而微型化和高密度封装为可靠性带来了不少挑战。如电化学可靠性、热可靠性、焊点可靠性、动态负载可靠性等等。   此外还有包装材料和外观方面的问题,现在环保方面的法规很多,因此需要采用生态与绿色技术、再生塑料、生物降解材料,还要考虑到消费者的体验,采用更加美观的包装。   最后一个需要注意的问题,就是DFX,也就是可制造型设计。在座的有很多是做设计的,也有很多是做制造的。做设计和做制造这两个之间怎么来集成,怎么来合作?答案就是通过DFX。现在产品的设计已经不止是设计团队的问题,还需要制造团队的参与。但这还不是最主要的挑战,今天的挑战性在什么地方呢?大家知道,今天是一个全球化的环境,设计团队可能是在某一个公司某一地方的设计开发中心,制造却又可能是在另一个公司另外一个地方的制造工厂,两个公司可能用的是不同的系统,在这样的环境当中如何来实现设计和制造合作?如何实现设计的优化?这是一个工业界必须面临的课题。   最后总结一下,技术要面向市场。从市场的趋势来看,家用医疗电子产品正在向消费电子方向发展,可能需要更多的无线连接、和家用电器的链接,产品的更新换代又要很快,同时又要满足管理方面的一些要求以及市场要求。从技术方面来说就需要集成化、模块化、高密度化、微型化、三维化。用这些技术手段来满足市场的产品要求。此外还需要整个供应链的合作,因为我们没有时间从一个公司做再转到另外一个公司中。像CMET这样的活动就给整个产业链的合作做出了很大的推动,推动整个工业界,供应链的合作促进产品的更新换代,同时促进设计与制造的合作。希望通过今天这个会议,通过大家的研究和讨论,能够促进整个供应链的合作,促进设计和制造的合作方面能起到很大的推动作用。

    时间:2011-01-20 关键词: 医疗电子 封装 装配技术 微型化

  • 医械微型化需求对医械元件集成发起挑战

    开发下一代电子医疗器械将会面临电子和设计工程方面(如低功耗、微型化和无线电设计等)的诸多挑战。《医学电子设计》(Medical Electronics Design)一书的作者Steve Makl就称,以前只有国防和航空航天工业有微型化的需求,而现在这一趋势已经在向远程通信和医疗器械产业延伸,主要是由于现在越来越需要认真考虑许多电子工程学的应用,从而促使制造商想方设法减小组件的体积。 减小电源体积 未来能量贮存技术将会在电子医疗器械产品中广泛应用。美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在进行一项与沙子一样大小的锂电池设计。参与这一研究项目的加利福尼亚大学工程师Jane Chang开发了一种电解质,可以在两极之间进行充电。 Jane Chang与其同事一起设计的锂电池外部覆盖微米级的柱子,内部用纳米级的金属丝,装上电解质,增加表面与体积比。电解质锂铝矽酸盐是比较合适的材料,不过这一研究还处于早期阶段。 Jane Chang解释说:“我们试图完成具有传统的锂离子电池同样功率密度和同样能量密度的新型电源,不过我们要尽量压缩这一电源的体积。” 能量收集技术 研究人员一直在想方设法降低无线电医疗器械的能量需求水平。比利IMEC与荷兰Holst Centre正在进行合作,使双方纳米技术和无线电技术领域的专家整合起来进行研究。年初,这两家公司因为耐用的心电图(ECG)能力获得方法的技术创新获得了弗若斯特沙利文奖(Frost & Sullivan Award)。 IMEC和Holst Centre由热电材料制成的这一装置可以把机体的热量转化成电流,转移到能量储存系统中。然后,这些能量可以用于驱动自动化耐用的ECG系统,通过无线电把ECG信号即时传送到基站。 整个装置有关14个部件,大约3×4平方厘米大小,可以放入衬衣口袋中,并具有ECG内外工作环境。这一装置耐用并且不怕放在衬衣里被水洗和烘干,而且终生都不需要维修。 研究人员如是评价这一装置:“免维修、自动供电、终生使用、可放在衬衣中的心电图仪,可有效并很方便监护人们的健康,这在过去是不可能想象的。” 不过,能量收集技术并不能够为许多个人装置提供足够工作的能量。局部地处理一些数据可能会降低医疗器械所需要的能量水平。 微型化 医疗器械的微型化在最近几年取得了飞速进展,然而仍有很长的路需要走。许多部件还有待于进一步减小体积。 不过Steve Makl认为:“单纯减小一个部件的体积对于医疗器械的微型化可能并不是最有效的,需要把组合的无源元件替换成具有较高容积效率的多元组件。” 多元组件经常用于医疗器械中,而现在越来越要求微型化,无线电组件将在无源电子微型化中发挥更大的作用,主要是因为阵列越来越要求节省空间。 Steve Makl预测:“无源元件集合正在或者即将为开发更多较小的医用电子设备发挥着重要作用,因此,不同的无源元件将会被整合到单个的组件之中。”

    时间:2011-01-13 关键词: 元件 发起 医械 微型化

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