工業材料 [第394期]:被動元件 數位化紡織品

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並列題名:Industrial materials

作者:工業材料編輯部編輯

出版年:2019.10

出版社:工業技術研究院材料與化工研究所

出版地:新竹縣竹東鎮

格式:PDF,JPG


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借閱說明

本期內容簡介
 
在電子零組件族群中,被動元件雖然不像半導體那麼醒目,但在電子產品裡卻也是不可缺少的重要角色。從1970年代開始,被動元件有幾個重要的歷程,由早期以影音產品為主的插腳式零件,到1980年代PC時期的晶片式零件,到現在5G/車用的模組化產品,其產品要求從性能導向到高可靠度,一路驅動著材料及產品技術的進步。從過往的歷史可知,電子產品的工作頻率大約20年就提升10倍,由早期的AM/FM/TV大約100 MHz左右的VHF/UHF頻段,推進到2G/3G/4G手機的GHz,以至於現在5G的數十GHz毫米波頻段,當然在這個過程中CPU的工作頻率早就超過GHz了。
 
在世代交替期間,被動元件更呈現出其不可取代的重要性。由電源供應、濾波器到雜訊抑制,處處都需要這些RLC(電阻/電感/電容)元件,而僅僅是製程及應用市場的交替,就可以造成相關公司的起落。因此在進入汽車電子、5G與IoT工作頻率以十倍躍進,工作溫度上看150˚C的新世代,高頻、高功率、高溫穩定性等應用中,被動元件將面對全新的挑戰,為此,現有產品技術逐漸不敷所需。
 
以5G應用來說,5G提供更高的傳輸速度以及更低的延遲時間,所以無線傳輸過程中將有更多的頻段-通道投入使用。目前3G、4G手機需要支援超過15個不同頻段,同時還有Wi-Fi、藍牙和GPS,因此可能需要30個以上的濾波器以提高各訊號間之隔離度。5G的時代通訊頻段將會擴增至30個,相關基站至行動終端所需之濾波器會從40個增為70個,Switch開關數量亦由10個增為30個,搭配的終端還包括5G行動路由器、毫米波增強器等,使得射頻前端通訊元件之需求急速增加。就時程來說,全球包括南韓、日本、美國、香港等各國陸續釋出高頻毫米波頻段的執照,商用5G毫米波行動寬頻服務也開始上市。由於5G毫米波網路服務仍有網路訊號不穩、終端功耗過大等問題,亟需毫米波週邊關鍵零組件之開發,以改善網路服務和終端的性能。
 
此外,電源供應與管理不論是在手機、基站以至於電動車都是相當重要的一環。以目前多核心CPU與各種模組,需要多相的電源管理以延長電池續航力,高效能及微型化、高封裝密度電源模組在此扮演著極為重要角色,直接帶動了被動元件的技術研發朝向微型化、降低等效串聯電阻(ESR)與電感(ESL)、耐高電壓高電流的方向發展。而隨著電動車及自駕車應用興起,車用功率被動元件的需求將會持續增加,帶動下一波高階新型被動元件之發展。但其嚴苛要求實際上遠超過原有材料之能力,因此如何連結新的材料-製程-設計-驗證,開發新一代被動元件,實為目前一大挑戰。
 
隨著5G通訊時代的來臨,新的通訊頻段與新的通訊標準正持續公布,因此未來在通訊模組中將整合多種通訊頻段,各頻段間之訊號隔離將靠濾波器來處理。目前依據需求,各大廠也開發出適用於不同頻段與不同通帶特性之濾波器,以符合頻寬、損耗、頻率選擇性之應用需求。而元件小型化、模組一體化與高溫穩定性也是目前元件設計與材料開發之趨勢。

雜誌簡介
 
工業材料雜誌係由財團法人工業技術研究院材料與化工研究所所發行,創刊於1987年,暢銷海內外的工業材料雜誌稱得上是國內最具權威的材料專業雜誌,以前瞻性產業之研究、發展、應用為報導主題,其內容包含各大領域,如光電顯示/無線通訊/能源儲能/智慧感測/綠色環保/電磁/輕金屬/複合材料/有機高分子/陶瓷薄膜/奈米微細技術/構裝散熱/材料設計檢測/市場瞭望/聚焦兩岸….等等。資訊新穎、市場動態掌握即時,是關心材料發展、材料應用、產業走向人士最佳的參考資料。每月一冊,受用無窮,廣泛且詳實的內容,成為產業界不可或缺的資訊來源。工業材料雜誌作者陣容堅強,除了有工研院內的數百位專家為強力後盾之外,舉凡產業界的技術先進、各大專院校的知名學者、海外學人、專家均在作者之列。自創刊以來,普受各界好評,同時,為數所大專院校推薦為選讀好書。

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