中心議題：

• 電路保護元件的發展趨勢
• 元件設計技術的挑戰

解決方法：

• 引線式元件向表麵安裝設計的轉變
• 電路保護元件創建多片陣列
• 多層可變電阻與多層電容器集成

隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)
，電(dian)力(li)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)對(dui)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)日(ri)益(yi)提(ti)高(gao)
，多(duo)樣(yang)化(hua)和(he)複(fu)雜(za)化(hua)導(dao)致(zhi)應(ying)用(yong)的(de)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)品(pin)類(lei)繁(fan)多(duo)的(de)新(xin)興(xing)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)領(ling)域(yu)。而(er)且(qie)，2000年全球電路保護元件銷售額已達到44億美元。需求推動著電路保護元件的結構和技術正在經曆一個全球範圍的迅速變革。

技術趨勢和設計挑戰

為了看清電路保護元件的市場前景

，我們必須了解使用這些電子元件的終端市場的未來趨勢。這些趨勢是密度板應用的增長
；USB 2.0和IEEE1394即插即用協議的接受度增加；終端使用功能的集中和互通
；對ESD的日益關注。

綜觀整個電子元件市場，我們看到日益增長的需求是在更小的占位麵積上提供最新的產品功能。例如，移動電話和PDA，迫切需要把更多的用戶功能放進一個更小的 裝置之內，結果導致了更高密度的印製電路板（PCB）。為了符合尺寸的限製並在更小的占位麵積中提供ESD（靜電放電保護）保護，過電壓元件製造商已開發出0402尺寸的可變電阻和二極管產品。如果發生ESD事件，又沒有停止就會造成破壞，輕者是軟故障（數據丟失），重者會對芯片造成永久的破壞。

由於處理高電壓的ESD事件（高達15 000V）的需要
，許多元件製造商發現他們在“擴展”當(dang)前(qian)技(ji)術(shu)時(shi)遇(yu)到(dao)了(le)限(xian)製(zhi)，不(bu)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)將(jiang)其(qi)產(chan)品(pin)的(de)尺(chi)寸(cun)變(bian)小(xiao)。元(yuan)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)所(suo)麵(mian)對(dui)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)如(ru)何(he)開(kai)發(fa)在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)提(ti)供(gong)同(tong)樣(yang)性(xing)能(neng)的(de)不(bu)同(tong)方(fang)案(an)。類(lei)似(si)於(yu)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)板(ban)密(mi)度(du)的(de)挑(tiao)戰(zhan)
，過(guo)電(dian)流(liu)應(ying)用(yong)器(qi)件(jian)要(yao)求(qiu)製(zhi)造(zao)商(shang)“縮小 ”他們目前產品。通常

，過電流產品必須滿足與以前產品相同的流量；這就要求增加器件的能量密度。

未來幾年
，數據協議將驅動今天使用的電子電路保護產品在速度方麵顯著地增加。這種進化將戲劇性地改變板級ESD保護的市場。此外，近年來電子產品向高速數化的發展，半導體器件和IC的工作電壓越來越低，大大增加了遭受過電壓和ESD危害的幾率。麵對這樣的狀況，出現了多種過電壓保護元件，如TVS二極管、 陶瓷壓敏電阻器
、瞬態電壓抑製器、ESD抑製器等。還有一些IC廠商將ESD保護功能設計在芯片內部，製造出了自身能防護ESD的IC。

ESD 保護通常取決於可變電阻和二極管技術的進展。這兩種技術可提供極好的ESD保護，並且可與中低速率的數據傳輸線兼容。例如，在12Mb運行的USB 1.1數據加速協議；器件利用能保護微處理器芯片的協議，采用二極管和可變電阻產品使之免受ESD的破壞。然而，由於這些器件的電容太高，在USB 2.0、IEEE 1394或Infiniband設備的信號線上不能使用，當數據速率增加時，為了保持信號線上的信號完整性
，對低電容ESD器件（低於1pF）的需求也在 增加。新的聚合物ESD抑製技術可以提供更低的電容（低於1pF）、更低的泄漏電流（這在低功耗便攜式設備中尤為重要）
、快速響應時間（＜1ns）和低鉗 位電壓（100V）
，而且具有耐受多重ESD脈衝的能力，可以生產出許多不同結構的器件。

可複位聚合物（PTC）技ji術shu已yi經jing作zuo為wei保bao護hu即ji插cha即ji用yong應ying用yong的de首shou選xuan方fang案an。它ta是shi在zai有you機ji高gao分fen子zi聚ju合he物wu中zhong加jia入ru導dao電dian顆ke粒li構gou成cheng的de
，其qi特te點dian是shi具ju有you自zi恢hui複fu性xing，即ji過guo電dian流liu之zhi後hou又you恢hui複fu到dao常chang態tai
，不bu必bi更geng換huan，也ye不bu必bi一yi定ding將jiang它ta安an置zhi在zai電dian子zi產chan品pin中zhong手shou可ke觸chu及ji的de部bu位wei，因yin而er給gei用yong戶hu帶dai來lai許xu多duo便bian利li。

隨著USB和IEEE 1394應用產品的增長，電路保護工業已對采用可複位PTC產品
，並在1206封裝中實現與前一代器件相同的電流處能力做出了反應。這種尺寸的減小要求在 器件的功率密度上增加300%。業界將連續不斷地應對挑戰
，改變其設計，並開發瞄準需求潮流、不犧牲安全性和可靠性的用戶需要的聚合物技術過電流保護產 品pin。雖sui然ran這zhe種zhong過guo電dian流liu保bao護hu元yuan件jian還hai有you一yi些xie不bu足zu之zhi處chu
，但dan它ta的de自zi恢hui複fu性xing優you點dian是shi很hen吸xi引yin人ren的de，各ge生sheng產chan廠chang家jia都dou在zai研yan究jiu改gai進jin
，主zhu要yao方fang向xiang是shi提ti高gao耐nai電dian壓ya/電流、降低電阻、提高強 度和穩定性。

在zai電dian子zi元yuan件jian市shi場chang最zui困kun難nan的de變bian化hua之zhi一yi是shi電dian子zi器qi件jian的de會hui聚ju性xing和he連lian通tong性xing，它ta提ti出chu了le許xu多duo問wen題ti。例li如ru，商shang業ye和he消xiao費fei電dian子zi市shi場chang需xu要yao具ju有you數shu字zi照zhao相xiang機ji和he因yin特te網wang功gong能neng移yi動dong電dian話hua，或huo者zhe他ta們men還hai需xu要yao具ju有youPDA功能的移動電話，那麼，未來個人計算機將扮演什麼角色？它是否可以與所有其他設備“同步”起來？市場上所有設備都具有“搖籃”能力，是否就意味著數字照相機
、PDAheyidongdianhuajiudounengyugerenjisuanjitongbu
？daanrengranbuqingchu。yinci
，dianziyuanjianzhizaoshangxuyaojixunuli，yinweitamenhuiyingxianggezhonggeyangdechanpinkaifaheshangyecelve。

當電子器件進化到更高的數據速度協議、更高的板密度、更多的器件連通性和更高的即插即用能力時
，對ESD保護的全麵需求將極大地增加。ESD協會認為，所有電子器件的現場故障中有大約30%是ESD造成的。電子工程師已很清楚地理解了這個事實，而與這些故障有關的可靠性問題變得日益明顯

，對ESD保護的需求將極大地增加。

ESD 的“免疫”不僅是一個國際標準，它也是終端產品製造商關注的可靠性的一個重要保證。ESD保護通常通過三種技術實現：多層可變電阻
、二極管陣列和聚合物抑製器。市場需要更多的產品對付廣泛的ESD問題，同時需要專家設計和試驗能力，以保證正確的ESD保護。[page]

結構上發生變化

---電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)的(de)變(bian)化(hua)還(hai)表(biao)現(xian)在(zai)結(jie)構(gou)方(fang)麵(mian)，其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)顯(xian)著(zhu)的(de)變(bian)化(hua)是(shi)從(cong)傳(chuan)統(tong)的(de)引(yin)線(xian)式(shi)元(yuan)件(jian)向(xiang)表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)設(she)計(ji)的(de)轉(zhuan)變(bian)，尤(you)其(qi)是(shi)向(xiang)多(duo)層(ceng)技(ji)術(shu)的(de)演(yan)變(bian)。

從引線式到表麵安裝

許多被動型元件，包括電容器、電阻器和電感器，多年以前已轉向表麵安裝設計。然而
，在電子電路保護器件方麵，大多數產品仍然是引線式；不過，為了適應SMT的需求，采用表麵安裝設計的電子電路保護元件肯定將呈現出快速增長的局麵。

可變電阻首先代表了這種轉變，金屬氧化物可變電阻首當其衝，而在上個世紀90年代初元件製造商實現了其堆疊或多層設計，增加了基於氧化鋅產品的浪湧處理能力。那時，從事元件超薄多層化技術應用的公司（主要是MLCC）開始將這一技術應用於氧化鋅，生產非常小的、表麵安裝的多層設計
，以保護敏感的電子設備， 使之免受ESD的影響。1999和2000年，多層可變電阻在蜂窩電話和汽車電子組件的應用出現了迅速的增長。

這種從引線式到表麵安裝的趨勢影響了其他相關的陶瓷器件，尤其是陶瓷NTC和PTC熱re敏min電dian阻zu，使shi之zhi走zou向xiang了le多duo層ceng設she計ji。不bu過guo，這zhe兩liang種zhong產chan品pin在zai設she計ji上shang仍reng主zhu要yao采cai用yong引yin線xian式shi，但dan是shi它ta們men將jiang很hen快kuai轉zhuan變bian為wei表biao麵mian安an裝zhuang。逐zhu步bu從cong引yin線xian式shi設she計ji向xiang表biao麵mian安an裝zhuang設she計ji迅xun速su轉zhuan變bian的de其qi他ta產chan品pin還hai有you電dian子zi熔rong絲si，它ta采cai用yong陶tao瓷ci矩ju陣zhen的de形xing式shi，其qi內nei部bu包bao含han一yi種zhong易yi熔rong的de金jin屬shu元yuan素su。基ji於yu矽gui的de電dian路lu保bao護hu器qi件jian也ye開kai始shi迅xun速su向xiang表biao麵mian安an裝zhuang設she計ji轉zhuan變bian。現xian在zai，齊qi納na二er極ji管guan
、雪崩二極管和晶體閘流管等所有傳統的引線式設計也開始迅速采用DO-214塑料封裝。SMD熔斷器的發展將為高檔電腦
、電信、數據傳送係統的關鍵IC和重要的電路提供過流保護。

更小，更好
，更快

此ci外wai

，引yin線xian式shi和he表biao麵mian安an裝zhuang電dian子zi電dian路lu保bao護hu器qi件jian的de另ling一yi個ge趨qu勢shi是shi使shi其qi更geng加jia小xiao巧qiao有you效xiao。例li如ru，在zai引yin線xian式shi設she計ji中zhong，製zhi造zao商shang在zai努nu力li嚐chang試shi使shi可ke變bian電dian阻zu和he熱re敏min電dian阻zu占zhan板ban尺chi寸cun更geng小xiao，而er且qie有you更geng好hao的de鉗qian位wei特te性xing。引yin線xian式shi電dian路lu保bao護hu元yuan件jian的de另ling一yi個ge趨qu勢shi是shi玻bo璃li鈍dun化hua技ji術shu，為wei的de是shi獲huo得de更geng好hao的de防fang潮chao性xing能neng。在zai表biao麵mian安an裝zhuang設she計ji中zhong，製zhi造zao商shang將jiang繼ji續xu開kai發fa更geng小xiao的de
、符合EIA標 準的高性能器件。最後，占板尺寸將變得更小
，同時在傳統的0603、0402和0201封裝中提供更高的鉗位特性和更快的速度。

陣列技術

最(zui)新(xin)的(de)趨(qu)勢(shi)是(shi)用(yong)類(lei)似(si)和(he)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)創(chuang)建(jian)多(duo)片(pian)陣(zhen)列(lie)。市(shi)場(chang)將(jiang)提(ti)供(gong)的(de)最(zui)初(chu)產(chan)品(pin)陣(zhen)列(lie)包(bao)括(kuo)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)和(he)鈦(tai)酸(suan)鹽(yan)陶(tao)瓷(ci)基(ji)產(chan)品(pin)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)的(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)很(hen)適(shi)合(he)多(duo)片(pian)陣(zhen)列(lie)的(de)製(zhi) 造工藝要求。多層可變電阻製造商已經生產出保護多重線路的Quad和Octel陣列原型，尤其是用於引擎控製的I/O端口部件。可以預期
，多片陣列將用於 當前的各種應用，最終將影響傳統的熔絲市場
，以及PTC和NTC熱敏電阻市場。陣列技術可以使一塊印製電路板上電路保護元件的密度成倍增加，使元件的布局 更加容易，進而節省了OEM包括選擇和安裝成本在內的使用單獨分立元件的成本。

集成

muqian，zaiqichedianzizujianzhongyijingkaishicaiyongduocengkebiandianzuyuduocengdianrongqi。qitajichengqushihaibaokuoyishuangcenghuoduocengpianzhenlieshejidefangshibakebiandianzuyudanduderemindianzujiehezaiyiqi。zhenlieyekenengbeidingzhizaiyigedandudefengzhuangzhong，tongshibaokuoduozhongdianlubaohutexing，tigongshunjiandebaohuceng。

集(ji)成(cheng)也(ye)對(dui)基(ji)於(yu)矽(gui)的(de)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)產(chan)生(sheng)了(le)影(ying)響(xiang)。利(li)用(yong)更(geng)加(jia)先(xian)進(jin)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)上(shang)的(de)矽(gui)基(ji)層(ceng)實(shi)現(xian)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)的(de)特(te)性(xing)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)。例(li)如(ru)
，在(zai)一(yi)個(ge)集(ji)成(cheng)的(de)被(bei)動(dong)元(yuan)件(jian)（IPD）中創建一 個除了電容和電阻功能以外的電路保護層。這種IPD的趨勢具有重大的意義，因為許多這樣的器件被安裝在計算機和網絡連接器件的I/O端口上。

需求決定一切

womenkandao，dianlubaohuyuanjiandezhongyaoxingzairiyixianxian。zaigeleidianzichanpinzhong，shezhiguodianliubaohuheguodianyabaohuyuanjiandequshiriyizengqiang，qizhuyaoqudonglaiziyixiajigefangmian：IC的功能和集成度越來越強，其 價值也越來越貴，需要加強保護

；半導體元件和IC的工作電壓越來越低，以達到降低功耗
、減少發熱、延長使用壽命的目的
，其抗過電流/過電壓的能力需要滿足 新的保護要求；手機、PDA、筆記本電腦
、攝錄機、數碼相機
、光盤機等移動電子產品越來越多，都需要電池組件作為電源，在電池組件和電池充電器中都必須配 置保護元件
；高(gao)檔(dang)汽(qi)車(che)中(zhong)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)，而(er)且(qie)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)比(bi)一(yi)般(ban)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)更(geng)為(wei)惡(e)劣(lie)，在(zai)為(wei)這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)配(pei)套(tao)的(de)電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)中(zhong)
，一(yi)般(ban)都(dou)需(xu)要(yao)同(tong)時(shi)安(an)裝(zhuang)過(guo)電(dian)流(liu)和(he)過(guo) 電壓保護元件

；在電力/電子產品方麵，都需要防止雷擊及電源線與電話線的交擾
，以保證正常通信和用戶人身安全
，過電流/過電壓保護元件的需求呈上升趨勢； 在電子產品出現的故障中
，有75％是由於過電流/過電壓造成的，計算機電源的故障中更有88.5％是由於過電流/過電壓造成的，因此也必須大量采用電路保 護元件。可以看出，過電壓、過電流、過熱電路保護元件是電子元件領域中的一個新的增長點
，有著良好的市場和應用前景。