新型電子元器件

一?無線充電技術（線1.1定義無線充電技術，源于無線電力輸送技術。無線充電，又稱作感應充電、非接觸式感應充電，是利用近場感應，也就是電感耦合，由供電設備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。1.2共振原理1.2.1定義當一個物體與另一個物體的固有頻率一樣時，就會產生震動。當兩個物體的振動頻率相同時，它們傳遞能量的強度不會受到周圍事物的影響。1.2.2工作原理利用物理學的“共振”原理一一兩個振動頻率相同的物體能高效傳輸能量。輸電線中的電能傳入用銅制造的天線中。2?天線以10兆赫的波長振動，產生電磁波。天線發(fā)出的能量傳播到2米（6.5英尺）外。同樣以10兆赫的頻率震動的膝上型電腦接收到電流，能量充入設備中沒有轉換成膝上型電腦的能量不會被天線重新吸收。不能產生10兆赫共振的人和其他物體不會對它產生干擾。1?3主流技術（1） Qi標準Qi是全球首個推動無線充電技術的標準化組織--無線充電聯(lián)盟（WirelessPowerConsortium,簡稱WPC）推出的“無線充電”標準，具備便捷性和通用性兩大特征。首先，不同品牌的產品，只要有一個Qi的標識，都可以用Qi無線充電器充電。其次，它攻克了無線充電“通用性”的技術瓶頸。現在，市場比較主流的無線充電技術主要通過三種方式，即電磁感應、無線電波、以及共振作用，而Qi采用了目前最為主流的電磁感應技術。PowerMattersAlliance標準PowerMattersAlliance標準是由DuracellPowermat公司發(fā)起的，而該公司則是由寶潔與無線充電技術公司Powermat合資經營，擁有比較出色的綜合實力。除此以外，Powermat還是AllianceforWirelessPower(A4WP)標準的支持成員之一。PMA聯(lián)盟致力于為符合IEEE協(xié)會標準的手機和電子設備，打造無線供電標準，在無線充電領域中具有領導地位。A4WP標準A4WP是AllianceforWirelessPower標準的簡稱，由美國高通公司、韓國三星公司以及前面提到的Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟創(chuàng)建。該聯(lián)盟還包括EverWinIndustries、GillIndustries、PeikerAcustic和SKTelecom等成員，目標是為包括便攜式電子產品和電動汽車等在內的電子產品無線充電設備設立技術標準和行業(yè)對話機制。1.4線圈上述中提到，Qi采用了目前最為主流的電磁感應技術，而這個技術中線圈起了核心作用。電路中的線圈是指電感器。是指導線一根一根繞起來，導線彼此互相絕緣，而絕緣管可以是空心的，也可以包含鐵芯或磁粉芯，簡稱電感。用L表示，單位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利(uH),lH=10"mH=10飛uH。1.4.1分類按電感形式分類：固定電感、可變電感。按導磁體性質分類：空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。按工作性質分類：天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉線圈。按繞線結構分類：單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。1.4.2特殊線圈色碼電感器色碼電感器是具有固定電感量的電感器，其電感量標志方法同電阻一樣以色環(huán)來標記。阻流圈限制交流電通過的線圈稱阻流圈，分高頻阻流圈和低頻阻流圈。偏轉線圈偏轉線圈是電視機掃描電路輸出級的負載，偏轉線圈要求：偏轉靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價格低。針織物最基本的組成單元，呈空間曲線狀.由兩根圈柱，一個針編弧和一個沉降弧（或延展線）組成。1.4.3電磁感應方式和磁共振方式電磁感應方式采用了19世紀上半期發(fā)現的物理現象。眾所周知，電流流過線圈時，周圍會產生磁場。1820年，丹麥物理學家漢斯?奧斯特（HansOersted）發(fā)現了這種電磁效應。無線允電原理電流謊過找囲會產生磯場.梵他未通電的裟圏竈近該強場就會產生電漁七無線充電就應用了這種稱為“電硝廳應"的物理現竦【花仃將可與晞插振動共按的錢罔排列起來.可以延悵供電S&S（右）磁共振方式-mm圖2磁共振方式用沒有通電的其他線圈接近該磁場，線圈中就會產生電流，由此點亮燈泡。1831年，英國物理學家邁克爾?法拉第(MichaelFaraday)發(fā)現了這個可從線圈向線圈供電的物理現象，并稱之為電磁感應現象。無線充電使用的充電座和終端分別內置了線圈，使二者靠近便開始從充電座向終端供電。為提高供電效率，需要使線圈之間的位置對齊，不產生偏移。1.5無線充電技術與有線充電技術對比有線充電技術的優(yōu)點：能源轉換一次性獲得，電能損失小，節(jié)能環(huán)保；2?交直流轉換一次性，不存在中高頻電磁輻射；3?設備技術含量低，經濟投入不大，維修方便；4.電功率的調節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級的蓄電瓶儲能補給。有線充電技術的缺點：1?設備的移動搬運和電源的引線過長，主要是人工操作繁瑣；設備以及在對電動汽車充電時其公共占地面積過大；在人工操作過程中，極易出現設備的過度磨損以及不安全性等因素。無線充電技術的優(yōu)點：1?利用無線磁電感應充電的設備可做到隱形，設備磨損率低，應用范圍廣，公共充電區(qū)域面積相對的減小，但減小的占地面積份額不會太大；2?技術含量高，操作方便，可實施相對來說的遠距離無線電能的轉換，但大功率無線充電的傳輸距離只限制在5米以內，不會太遠；3?操作方便。無線充電技術的缺點：1?雖然設備技術含量高，但設備的經濟成本投入較高，維修費用大；因實現遠距離大功率無線磁電轉換，所以設備的耗能較高。無線傳輸的距離越遠，無用功的耗損也就會越大；3?無線充電技術設備本身實現的是二次能源轉換，也就是將網電降壓（或直接）變?yōu)橹绷麟姾笤谶M行一次較高頻率的開關控制交流變換輸出。由于大功率的交直交電流轉換是進行電能的二次性無線傳輸原因，所以電磁的空間磁損率太大；因為采取無線傳輸，磁能的無用功耗損會隨著《無線充電設備》的功率增咼而上升。二、電子陶瓷2.1陶瓷定義狹義的陶瓷概念：主要指無機非金屬粉末燒結體，從這個意義上講，可以認為陶瓷是有工藝而得名的，凡通過制粉、成型、燒結工藝獲得的無機非金屬固體材料均可成為陶瓷。廣義的陶瓷概念：擴展到整個無機非金屬固體材料或無機化合物固體材料，在形態(tài)上除一般多晶燒體外，還包括單晶、玻璃、薄膜、纖維、粉末等，其制備方法也就不再局限于常規(guī)燒結法。2.2電子陶瓷概念電子陶瓷是以離子鍵及共價鍵為主要化學結合力的無機非金屬固體，是利用其電、磁、聲、光、熱、彈等直接效應以及耦合效應所提供的一種或多種性質來實現某種使用功能的先進陶瓷材料。2.3基本認識電子陶瓷一一無機多晶體微觀結構上，陶瓷是介乎單晶與玻璃之間的一類物質?電子陶瓷的主要化學結合力：離子鍵及共價鍵；?化學組成主要有：碳、氧化物、氮化物、碳化物以及硼化物等；?電子陶瓷晶相的晶體結構：單質材料主要有石墨和金剛石結構。電子陶瓷作為其它材料不能取代的高技術陶瓷，以其獨特的性能和日新月異的發(fā)展速度，廣泛應用于各個領域。陶瓷在電子技術發(fā)展中的應用，經歷了電話的萌芽時代、真空管時代、晶體管大規(guī)模集成電路時代，已成為其它材料無可比擬的具有良好電學、熱學和機械性能的特殊材料。電子陶瓷工業(yè)是電子工業(yè)、航天、航空和核工業(yè)的基礎之一，在高技術領域也異常活躍例如：某火箭，其中采用陶瓷材料制造的零部件占80%；—臺彩電接收機，用陶瓷制造的材料約占75%。目前，我國已有眾多電子陶瓷廠、研究所和設計院。電子陶瓷工業(yè)在我國已經形成了獨立完整的工業(yè)體系。2.4已投人批量生產的電子陶瓷高頻絕緣零件瓷：主要用作高頻絕緣支柱、絕緣板、絕緣管等各種絕緣子及緊固件；電阻基體和電感基體瓷：主要用作電阻器和電感器的基體；c電真空瓷：主要用于真空電子器件中的絕緣、耐熱、支承件、密封件、集成電路管殼和基片等；電容器瓷：用于低頻、高頻、脈沖儲能電路等；鐵電陶瓷：它除用作大容量電容器外，還可制造各種敏感器件、光學器件、微位移發(fā)生器等；半導體瓷：用于制造敏感性元件和傳感器。磐導電陶瓷：可作高溫發(fā)熱體、微波吸收材料、大功率電阻器等；壓電陶瓷:它是一種將變化的力轉換為電或將電轉換為振動的功能陶瓷；磁性瓷：用于各種電聲器件以及各種儀表和控制器件的磁芯等。近年來取得重要進展的技術領域：高純超微粉體技術；致密化成型及燒結技術；陶瓷薄膜制備技術；材料分析及測試技術等等。2.5未來的發(fā)展趨勢小型化與微型化隨著移動通信和衛(wèi)星通信的迅速發(fā)展，對器件小型化、微型化的要求越來越迫切，而電子元器件特別是大量使用的以電子陶瓷材料為基礎的各類無源元器件，是實現整機小型化、微型化的主要瓶頸。因此，小型化、微型化（包括片式化）是目前元器件研究開發(fā)的一個重要目標，市場需求也非常旺盛。從技術方面看，MLCC正向著微型化、介質薄層化、大容量、高可靠和電極金屬化（低成本）的方向發(fā)展。其他功能陶瓷元器件也正向著片式化和微型化方向發(fā)展，如多層壓電陶瓷變壓器、片式電感類器件、片式壓敏電阻、片式多層熱敏電阻等。這些片式化功能陶瓷元器件占據了當前電子陶瓷無源元器件的主要市場。從材料角度而言，實現小型化、微型化的基礎在于提咼陶瓷材料的性能和發(fā)展陶瓷納米晶技術和相關工藝，因此，發(fā)展高性能功能陶瓷材料及其先進制備技術是功能陶瓷的重要研究課題。高頻化與頻率系列化對各類電子元器件中的陶瓷材料來說，如何適應高的工作頻率是一個嚴峻挑戰(zhàn)。因此，尋找具有良好高頻特性以及系列化工作頻率的功能陶瓷材料，是目前新型電子元器件領域的研究熱點，微波介質陶瓷材料及新型微波器件是其中重要的研究課題。微波介質陶瓷指適合于微波應用的低損耗、溫度穩(wěn)定的電介質陶瓷材料，廣泛應用于微波諧振器、濾波器、移相器、微波電容器以及微波基板等，是移動通信、衛(wèi)星通信、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、藍牙技術以及無線局域網（WLAN）等現代微波通信技術的關鍵材料。集成化與模塊化當前，手機和筆記本電腦進一步向便捷化、多功能化、全數字化和高集成化及低成本方向發(fā)展，極大地推動了電子元器件的片式化、小型化和低成本及器件組合化、功能集成化的發(fā)展進程。集成化功能陶瓷元器件是以低溫共燒陶瓷（LTCC）為平臺，采用多層陶瓷技術將電容、電感和電阻材料嵌入集成在低溫共燒陶瓷基板中，形成無源集成陶瓷器件。基于LTCC技術的功能陶瓷集成器件已開始應用于移動通信終端設備中，如片式多層Lc濾波器、片式微帶濾波器、多層天線等已開始在手機中獲得應用，而一些功能集成模塊如收發(fā)前端模塊、功率模塊和藍牙模塊等也已開發(fā)成功，并將在3G手機中得到推廣應用。LTCC的多功能模塊的巨大市場前景，使其成為眾多企業(yè)競爭的焦點。無鉛化與環(huán)境協(xié)調性近年來，隨著環(huán)境保護和人類社會可持續(xù)發(fā)展的需求，研發(fā)新型環(huán)境友好的鐵電壓電陶瓷已成為發(fā)達國家致力研發(fā)的熱點材料之一。2001年歐州議會通過了關于“電器和電子設備中限制有害物質”的法令，并定于2008年實施，其中被限制使用的物質就包括含鉛的壓電器件。作為重要的功能材料，壓電陶瓷在電子材料領域占據相當大的比重。近幾年來，壓電陶瓷在全球每年的銷售量按15%左右的速度增長。隨著電子整機向數字化、高頻化、多功能化和薄、輕、小、便攜式的方向發(fā)展，壓電陶瓷器件也在向片式化、多層化和微型化方向發(fā)展。近年來，包括多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式化壓電頻率器件、聲表面波（SAM）器件、薄膜體聲波濾波器等一些新型壓電陶瓷器件不斷被研制出來，并廣泛應用于微機電系統(tǒng)和信息領域。2.6電子陶瓷的典型材料及應用示例電光陶瓷Phl-lLaz(ZryTil-y)O3(透明致密愷結體)電控光開關、光調制器“光存箭器，強激光或核閃光護目縫熱釋電陶瓷PhTiOSf經極化燒結體或蒲紅外探測爲、非致冷焦平面紅外熱成儼陣列、紅外瞄準鏡電敎伸縮躅瓷PbOiel/3ni2/3)03(JB?狀多高分瀟率鬲椿康敬位移駝動器電致變色陸瓷103、Ni0（^晶或非晶薄膜）可見光，近紅外，紅外調制機融窗口及屏慕顯示導電陶瓷P-A13D3.穩(wěn)定燒結體*嘉了辱電）/LaI-xStbCc03（l^結體、電子導電）高施量密虔鈉磕電池隔膜，KTFC燃料電池隔BU?［傳癱器、融浹俸發(fā)電CKiD）咼zm電攝，固體氧化物懺料電池（S0FC）Pfl{g

超導陶瓷Y-Ba-Cu-O（^結體.薄膜〉高性能徽液器件f諧振得、濾波器.*S含畧.延遲線）Jffi敏陶瓷ZrdSrTiO,（燒拮體）過電西保護器，浪涌及低電平噪聲吸收雙功龍器件熱融陶瓷CcD-Sb^-fOs、MiO-CoO-FdO（愷結癢，負認度系數inc）;EJaTiOj悽拈休，正溫度系數FTC）測溫及熱補唸器件、穩(wěn)圧器、限幅器'過熱過電葢保護裝智能桓溫加無器溟斟陶瓷Txt-Lip-^lgCrA（^孔蛙結體兒FejO4>Crfi^Sb/V膜狀）溟度測量及控制廳件氣敏崗瓷Srf）,SAM,Hi（X燒結體）易逖從有毒煩體探測洋，岌動機空堪比控制器種類軼型材料及