集成無(wú)源元件技術(shù)可以集成多種電子功能，具有小型化和提高系統(tǒng)性能的優(yōu)勢(shì)，以取代體積龐大的分立無(wú)源元件。文章主要介紹了集成無(wú)源元件技術(shù)的發(fā)展情況，以及采用IPD薄膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容、電阻和電感的加工，并探討了IPD對(duì)PCB技術(shù)發(fā)展的影響。 

  1 引言  隨著電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體從微米制程進(jìn)入納米制程后，主動(dòng)式電子元件的集成度隨之大幅提升，相對(duì)搭配主動(dòng)元件的無(wú)源元件需求量更是大幅增長(zhǎng)。電子產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)為輕薄短小，所以半導(dǎo)體制程能力的提升，使相同體積內(nèi)的主動(dòng)元件數(shù)大增，除了配套的無(wú)源元件數(shù)量大幅增加，也需要有較多的空間來放置這些無(wú)源元件，因此必然增加整體封裝器件的體積大小，這與市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)大相徑庭。從成本角度來看，總成本與無(wú)源元件數(shù)量成正比關(guān)系，因此在大量無(wú)源元件使用的前提下，如何去降低無(wú)源元件的成本及空間，甚至提高無(wú)源元件的性能，是當(dāng)前最重要的課題之一。 

  IPD（Integrated Passive Devices集成無(wú)源元件）技術(shù)，可以集成多種電子功能，如傳感器、射頻收發(fā)器、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS、功率放大器、電源管理單元和數(shù)字處理器等，提供緊湊的集成無(wú)源器件IPD產(chǎn)品，具有小型化和提高系統(tǒng)性能的優(yōu)勢(shì)。因此，無(wú)論是減小整個(gè)產(chǎn)品的尺寸與重量，還是在現(xiàn)有的產(chǎn)品體積內(nèi)增加功能，集成無(wú)源元件技術(shù)都能發(fā)揮很大的作用。  

  在過去的幾年中，IPD技術(shù)已經(jīng)成為系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的一個(gè)重要實(shí)現(xiàn)方式，IPD技術(shù)將為“超越穆爾定律”的集成多功能化鋪平道路；同時(shí)，PCB的加工可以引入IPD技術(shù)，通過IPD技術(shù)的集成優(yōu)勢(shì)，可以彌合封裝技術(shù)和PCB技術(shù)之間不斷擴(kuò)大的差距。  IPD集成無(wú)源元件技術(shù)，從最初的商用技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到目前以取代分立無(wú)源元件，在ESD/EMI、RF、高亮度LED和數(shù)字混合電路等行業(yè)帶動(dòng)下穩(wěn)步增長(zhǎng)。 

  2 薄膜IPD技術(shù)介紹  IPD技術(shù)，根據(jù)制程技術(shù)可分為厚膜制程和薄膜制程，其中厚膜制程技術(shù)中有使用陶瓷為基板的低溫共燒陶瓷LTCC（Low Temperature Co-firedCeramics）技術(shù)和基于HDI高密度互連的PCB印制電路板埋入式無(wú)源元件（Embedded Passives）技術(shù)；而薄膜IPD技術(shù)，采用常用的半導(dǎo)體技術(shù)制作線路及電容、電阻和電感。  

  LTCC技術(shù)利用陶瓷材料作為基板，將電容。電阻等被動(dòng)元件埋入陶瓷基板中，通過燒結(jié)形成集成的陶瓷元件，可大幅度縮小元件的空間，但隨著層數(shù)的增加，制作難度及成本越高，因此LTCC元件大多是為了某一特定功能的電路；HDI埋入式元器件的PCB技術(shù)通常用于數(shù)字系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)里只適用于分布裝焊的電容與中低等精度的電阻，隨著元件體積的縮小，SMT設(shè)備不易處理過小元件。雖然埋入式印刷電路板技術(shù)最為成熟，但產(chǎn)品特性較差，公差無(wú)法準(zhǔn)確把握，因?yàn)樵潜宦癫卦诙鄬影逯畠?nèi)，出現(xiàn)問題后難以進(jìn)行替換或修補(bǔ)調(diào)整。相比LTCC技術(shù)和PCB埋置元器件技術(shù)，集成電路的薄膜IPD技術(shù)，具有高精度、高重復(fù)性、尺寸小、高可靠度及低成本等優(yōu)點(diǎn)，未來勢(shì)必成為IPD主流，本文將主要就薄膜IPD技術(shù)進(jìn)行介紹。  

  3 薄膜集成無(wú)源元件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況  薄膜IPD技術(shù)采用曝光、顯影、鍍膜、擴(kuò)散、刻蝕等薄膜制程，這個(gè)工藝能制作各種電阻。電容和電感元件，以及低電感接地板和連接無(wú)源元件的傳輸線走線。薄膜結(jié)構(gòu)在合適的載體襯底材料上制造，工藝既要能滿足所要求的元件性能和精度指標(biāo)，還不能復(fù)雜，需要掩模數(shù)較少（一般為6~10張）。每個(gè)無(wú)源元件通常占據(jù)不到1 mm2的面積，以便能在面積和成本方面與表面貼裝技術(shù)的分立元件競(jìng)爭(zhēng)。

  根據(jù)現(xiàn)有的IPD結(jié)構(gòu)，以發(fā)展廠商分別介紹如下： （1）Telephus  Telephus發(fā)展的IPD采用厚銅制程，該制程可以為只具有無(wú)源元件線路提高性能。降低成本以及減小尺寸，如濾波器和分工器，厚銅金屬層（10 mm）和硅絕緣表面使無(wú)線通信系統(tǒng)和集成RF模組具有高性能表現(xiàn)，而低介電常數(shù)材料適用于減少金屬層間的寄生電容。

  （2）IMEC  IMEC的薄膜技術(shù)也是采用電鍍銅做為連接線路，BCB做為介電層，Ni/Au層做為最終連接面金屬，使用多達(dá)4層的金屬層。

  （3）Dai Nippon  Dai Nippon發(fā)展的IPD電阻以Ti/Cr為主，電容采用陽(yáng)極氧化形成Ta2O5的制程，電感設(shè)計(jì)為有微帶線和螺旋電感，線路以銅為主。

  （4）SyChip  SyChip發(fā)展的IPD以TaSi為電阻材料，電容的介電材料為Si3N4，上電極為Al，下電極為TaSi，電感和線路材料都采用鋁。

關(guān)注[恒成和線路板]微信公眾平臺(tái)，了解更多行業(yè)資訊和最新動(dòng)態(tài)?。ㄎ⑿盘?hào)：PCBHCH）