在不久的將來，危險(xiǎn)駕駛將成為過去。大量有源電子系統(tǒng)將減輕不熟練和粗心的司機(jī)的負(fù)擔(dān)，這些電子系統(tǒng)通過讓司機(jī)做出許多決定來提高安全性。這些先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 將由設(shè)備網(wǎng)絡(luò)啟用，允許車輛檢測(cè)周圍環(huán)境以及駕駛員的狀況。

無線通信是向聯(lián)網(wǎng)車輛和主動(dòng)安全系統(tǒng)發(fā)展的掌舵者。雷達(dá)系統(tǒng)已被用于檢測(cè)道路上其他汽車的位置，攝像頭已被用于檢測(cè)道路上的線條并描繪相鄰車道。用于道路車輛的無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)——通常被稱為車對(duì)車 （V2V）、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施 （V2I），以及統(tǒng)稱為 V2X 通信——也正在開發(fā)中，以檢測(cè)來自垂直方向的交通避免碰撞的方向，在沒有其他車輛接近時(shí)將所有紅色交通信號(hào)燈變?yōu)榫G色，并提高州際公路和其他高速公路的效率。

所有這些先進(jìn)系統(tǒng)都需要復(fù)雜的組件才能 100% 無故障運(yùn)行。用于汽車 Wi-Fi、雷達(dá)和高清攝像頭的電子元件種類繁多。然而，從歷史上看，這些組件主要用于商業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用，這些應(yīng)用通常不受嚴(yán)格的可靠性標(biāo)準(zhǔn)的約束。已經(jīng)為軍事、井下、太空和航空航天行業(yè)制造了高可靠性組件，這些行業(yè)的制造商已經(jīng)習(xí)慣了開發(fā)高性能、高可靠性設(shè)備所需的更高成本。汽車行業(yè)則不同。盡管它要求組件的性能與商業(yè)級(jí)零件一樣好，甚至更好；足夠堅(jiān)固以處理電氣，日常駕駛對(duì)機(jī)械和環(huán)境的嚴(yán)苛要求；并且通過了 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的廣泛測(cè)試，它還要求所述組件價(jià)格合理，足以在車輛中大批量實(shí)施。

用于性能和功能的多層有機(jī)組件

為了滿足汽車行業(yè)的獨(dú)特需求，我們開發(fā)了一類新的高性能、高頻元件。多層有機(jī) （MLO） 技術(shù)利用具有出色、可重復(fù)射頻/微波性能和強(qiáng)大可靠性的薄、低損耗基板來制造濾波器、耦合器、分頻器、電容器和電感器等組件。符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)的射頻/微波電容器也可用于藍(lán)牙信息娛樂系統(tǒng)，低電感陶瓷電容器也可滿足高速汽車視頻處理器的需求。

MLO 組件由一個(gè)或多個(gè)嵌入在其他層壓板之間的射頻電介質(zhì)層組成，為表面貼裝 （SMT） 放置提供布線、屏蔽和鍵合焊盤。MLO 技術(shù)還可用作射頻或混合信號(hào)基板，其中的層支持射頻和數(shù)字 IC 的放置。必要時(shí)可以采用這種集成的變體（例如，當(dāng)需要更薄的組件時(shí)），但有一些設(shè)計(jì)常數(shù)。例如，介電層必須在常見的無線頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出低損耗，同時(shí)還表現(xiàn)出高介電常數(shù) （Dk） 以提供高電容密度。

不幸的是，這些是大多數(shù)材料的抵消特性。高 Dk 值通常通過用介電材料填充聚合物來獲得，這會(huì)增加損耗。為此，需要極薄的介電層。最近，一些聚四氟乙烯聚合物 （PTFE） 和液晶聚合物 （LCP） 的低損耗配方已可用于薄至 8 微米的覆銅薄膜。對(duì)于 PTFE，高級(jí)填充材料用于增加 Dk 而不會(huì)顯著增加損耗。另一方面，LCP 具有低 Dk，并且已被證明具有適用于各種射頻和高速應(yīng)用的有利特性。因此，通過仔細(xì)選擇層壓板和粘合層材料，可以利用標(biāo)準(zhǔn)層壓工藝生產(chǎn)高性能射頻元件。

一旦 MLO 組件設(shè)計(jì)完成，金屬和介電層就會(huì)被蝕刻和層壓。典型的六層結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。這些定制配置受專利保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)最高的無源元件密度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更多功能。為了實(shí)現(xiàn)所需的元件密度、線寬和間距，可以使用半加成工藝技術(shù)獲得小至 15 微米的尺寸。激光直接成像 （LDI） 技術(shù)對(duì)于 MLO 設(shè)備的開發(fā)也至關(guān)重要，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)精細(xì)的線條幾何形狀和嚴(yán)格的公差結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)通常形成嵌入式組件的諧振結(jié)構(gòu)，并且必須在大面積上精確再現(xiàn)。與陶瓷和硅基（Si 基）工藝相比，MLO 技術(shù)的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是成本。

由于 MLO 技術(shù)用于構(gòu)建高性能射頻/微波濾波器和多路復(fù)用器，因此它是汽車 V2X 應(yīng)用的理想解決方案，在這些應(yīng)用中，無線電可以利用工作在 5.9 GHz（以及 GPS 頻率）的新 IEEE 802.11p 標(biāo)準(zhǔn) WLAN 頻段接收確定車輛位置所需的必要信息，并將其位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)街車能囕v和基礎(chǔ)設(shè)施。雙工器由連接到一個(gè)公共端口的兩個(gè)濾波器組成，可用于減少 V2X 無線電中的組件數(shù)量，因?yàn)閱蝹€(gè)雙工器可以通過一根天線路由 GPS、5.9 GHz 或其他信號(hào)，有效地消除了對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的分立濾波器、附加天線和必要的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（圖 2）。

【圖2 | 此處顯示了典型的雙工器功能。］

測(cè)試表明，MLO 雙工器具有幾個(gè)顯著的性能優(yōu)勢(shì)，例如滾降更陡，品質(zhì)因數(shù)高于普通陶瓷雙工器（表 1）。此外，MLO 雙工器在制造過程中具有更高的可重復(fù)性，能夠始終如一地生產(chǎn)高 Q 元件。

［表 1 | MLO 雙工器與 LTCC 雙工器的物理和性能特性比較。］

MLO 器件還具有其他類型的組件（即陶瓷和硅）所沒有的獨(dú)特功能：與典型印刷電路板 （PCB） 相匹配的熱膨脹系數(shù)。這是一個(gè)特別關(guān)鍵的特性，因?yàn)槠嚱?jīng)常暴露在廣泛的溫度波動(dòng)中。例如，在春季的南卡羅來納州，清晨的溫度可能會(huì)徘徊在 55 oF 左右，到中午會(huì)升至 85 oF，停放的汽車在陽光直射下會(huì)經(jīng)歷更高的溫度。這些溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致 PCB 收縮和膨脹，從而在安裝在板上的電容器、電感器、濾波器、IC 和其他設(shè)備的焊點(diǎn)處產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。由于 MLO 組件的膨脹和收縮速度與 PCB 相同，

然而，陶瓷電容器仍然（并且可能會(huì)繼續(xù)）在大多數(shù)汽車應(yīng)用中使用，因?yàn)樗鼈兲峁┳顝V泛的電容值和容量。射頻/微波陶瓷電容器用于信息娛樂、V2X 和其他無線系統(tǒng)的阻抗匹配，而符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)的射頻/微波陶瓷電容器非常適合藍(lán)牙無線電和 Wi-Fi 匹配電路。

除了用于無線信號(hào)傳輸?shù)纳漕l/微波組件外，ADAS 應(yīng)用還依賴于成像技術(shù)，例如用于備用成像、側(cè)車道檢測(cè)和駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)的高清、高速圖像處理器和高清攝像頭。用于視覺檢測(cè)車輛周圍環(huán)境和駕駛員狀況的這些和其他應(yīng)用需要以極快的數(shù)據(jù)速率提供大量處理能力，并且電容器通常用于將圖像處理器與電源分離，充當(dāng)兩者之間的緩沖器。 寄生電感是高速數(shù)字電路的敵人，因?yàn)樗鶗?huì)通過增加上升時(shí)間使信號(hào)失真。為了應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，低電感器件，例如陸地網(wǎng)格陣列 （LGA） 電容器，

LGA 電容器是兩端陶瓷電容器，具有反向幾何結(jié)構(gòu)和 T 形垂直電極，可顯著降低電感。這些電容器采用另一種創(chuàng)新的無源元件制造工藝制造：精細(xì)銅端接 （FCT），可實(shí)現(xiàn)極其精確的端接電鍍。此外，通過引入更多端子來擴(kuò)展 LGA 設(shè)計(jì)可進(jìn)一步降低低于 20pH 的電感（圖 4）。

【圖4 | 各種低電感陶瓷電容器的阻抗與頻率比較。］

在過去的五到十年中，汽車行業(yè)在汽車安全性和效率方面取得了顯著進(jìn)步，這主要是由于先進(jìn)電子系統(tǒng)在車輛中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。因此，AVX 等無源元件制造商對(duì)能夠滿足嚴(yán)格的汽車特定安全性和可靠性標(biāo)準(zhǔn)的高可靠性、高性能無源元件有著顯著的需求。足夠堅(jiān)固，可以應(yīng)對(duì)日常駕駛的電氣、機(jī)械和環(huán)境嚴(yán)苛要求；并且具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力以符合大批量采購的預(yù)算限制，并隨后在流程中投入了大量資源，以使所述設(shè)備符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)和各種單獨(dú)的汽車 OEM 標(biāo)準(zhǔn)，以確保駕駛員和乘客的安全。

審核編輯：郭婷