{"id":28015,"date":"2022-04-14T07:00:00","date_gmt":"2022-04-14T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/okategoriserad\/komponentminiatyrisering-av-elektronik-komponenter-och-industriella-sensorer\/"},"modified":"2022-04-14T08:57:55","modified_gmt":"2022-04-14T08:57:55","slug":"komponentminiatyrisering-av-elektronik-komponenter-och-industriella-sensorer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/sv\/tillverkning\/komponentminiatyrisering-av-elektronik-komponenter-och-industriella-sensorer\/","title":{"rendered":"Komponentminiatyrisering av elektronik-komponenter och industriella sensorer"},"content":{"rendered":"\n

Elektronik-komponenter blir mindre och mindre. Flera inb\u00f6rdes relaterade faktorer f\u00f6rklarar denna trend. Trycket ligger p\u00e5 slutprodukttillverkarna att g\u00f6ra sina produkter mindre men samtidigt \u00f6ka deras kapacitet och funktionalitet. F\u00f6r att uppn\u00e5 det m\u00e5ste komponenttillverkare forts\u00e4tta att f\u00f6rnya sin teknik f\u00f6r att f\u00e5 plats i ett mindre utrymme. Teknisk forskning och utveckling g\u00f6r detta m\u00f6jligt; ett utm\u00e4rkt exempel \u00e4r hur halvledare forts\u00e4tter att packas in med miljarder transistorer p\u00e5 ett st\u00e4ndigt minskande fotavtryck. Men halvledare \u00e4r inte de enda elektroniska komponenter som beh\u00f6ver bli mindre. Idag kan de flesta elektronikbaserade slutprodukter bara inneh\u00e5lla mindre \u00e4n fem halvledare, \u00e4ven om deras kapacitet har \u00f6kat enormt. Men st\u00f6djande och lika v\u00e4sentliga komponenter, s\u00e5som passiva (induktorer, kondensatorer och resistorer), kr\u00e4vs i hundratal.<\/p>\n\n\n\n

Behovet av komponentminiatyrisering \u00e4r dock inte begr\u00e4nsat till bara elektroniska komponenter. Fabrikens golvyta \u00e4r ett fokus inom den industriella dom\u00e4nen, och det tillg\u00e4ngliga utrymmet f\u00f6r varje produktionstillg\u00e5ng, sensor och st\u00e4lldon \u00e4r begr\u00e4nsat. F\u00f6ljaktligen m\u00e5ste n\u00e4sta generation av varje produktionstillg\u00e5ng vara mindre och ge mer funktionalitet.<\/p>\n\n\n\n

Den h\u00e4r artikeln fokuserar p\u00e5 hur fortsatt komponentminiatyrisering \u00e4r av st\u00f6rsta vikt inom den industriella dom\u00e4nen, oavsett om det \u00e4r en elektronisk komponent eller en industriell sensor.<\/p>\n\n\n\n

Komponentminiatyrisering str\u00e4var fram\u00e5t<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

F\u00f6r\u00e4ndringar sker st\u00e4ndigt inom elektronikindustrin. Sedan transistorns f\u00f6delse i slutet av 1940-talet p\u00e5b\u00f6rjade forskare en evolution\u00e4r resa som skulle komma att fokusera p\u00e5 miniatyrisering. Ett decennium senare utvecklades den f\u00f6rsta integrerade kretsen (IC) inneh\u00e5llande fyra transistorer av Robert Noyce p\u00e5 Fairchild Semiconductor. Spola fram till idag och du hittar tiotals miljarder transistorer i de fr\u00e4msta processorerna. Processen att tillverka halvledare p\u00e5 en allt mindre yta har avancerat avsev\u00e4rt. Men framstegen inom komponentdesign och tillverkning har ocks\u00e5 gynnat den bredare elektronikindustrin.<\/p>\n\n\n\n

Effekten av tekniska framsteg f\u00f6r elektroniska komponenter<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Den f\u00f6rsta transistorprototypen var ett stor pj\u00e4s j\u00e4mf\u00f6rt med dagens enheter. Den var dock betydligt mindre \u00e4n den \u00e4ldre tekniken fr\u00e5n den eran: elektronr\u00f6r. Transistorn var inte bara mindre, utan str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjningen var ocks\u00e5 mindre komplicerad \u00e4n vad som anv\u00e4ndes f\u00f6r r\u00f6r. Dessutom, utan behov av ett uppv\u00e4rmningselement, blev kretsen kall. I ett tidigt skede kunde ingenj\u00f6rer se potentialen i vad integrationen av transistorer i en integrerad krets kunde \u00e5stadkomma. Resan f\u00f6r att \u00f6ka kapaciteten hos en IC och samtidigt minska det fysiska fotavtrycket hade b\u00f6rjat. Gordon Moore, en av Intels medgrundare, f\u00f6rutsp\u00e5dde ber\u00f6mt sin ”Moores lag”, att ”antalet transistorer inbyggda i en IC skulle f\u00f6rdubblas vartannat \u00e5r”.<\/p>\n\n\n\n

Forskningen och utvecklingen av design och utveckling av halvledarkretsar forts\u00e4tter att leda elektronikindustrin idag. Att g\u00f6ra elektroniska komponenter mindre utmanar tillverkarna av automationsutrustning att anta mindre storlekar. De fysiska dimensionerna som nu \u00e4r involverade \u00e4r h\u00e4pnadsv\u00e4ckande. Till exempel \u00e4r en nodstorlek f\u00f6r avancerad halvledarprocess f\u00f6r n\u00e4rvarande 5 nanometer (nm). Denna dimension relaterar inte till den faktiska transistorstorleken utan anv\u00e4nds av halvledartillverkare f\u00f6r att indikera transistordensiteten. M\u00e5nga smartphones anv\u00e4nder integrerade kretsar baserade p\u00e5 5 nm-processen, och ber\u00e4kningskraften hos dess 30 miljarder transistorer m\u00f6jligg\u00f6r telefonens drift och alla v\u00e5ra popul\u00e4ra appar.<\/p>\n\n\n\n

Transistorer och halvledarkretsar \u00e4r kapslade enligt ytmonteringsstandard (SMT) kapselspecifikationer som hanteras av JEDEC Solid State Technology Association. Detsamma g\u00e4ller f\u00f6r ytmonterade passiva komponenter som kondensatorer, resistorer och induktorer. N\u00e4r halvledare krymper och deras kapacitet \u00f6kar, \u00e4r behovet av att deras st\u00f6djande passiva komponenter minskar i storlek av st\u00f6rsta vikt. Se p\u00e5 alla inbyggda systemdesigner idag, s\u00e5 kommer du bara se ett par komplexa IC-kretsar. Det kommer dock att finnas m\u00e5nga hundra passiva komponenter placerade runt IC-kretsarna som \u00e4r grundl\u00e4ggande f\u00f6r deras funktion.<\/p>\n\n\n\n

Ett exempel p\u00e5 transistor<\/a> kapselformat \u00e4r SOT23-3 (S<\/strong>mall O<\/strong>utline T<\/strong>ransistor). Den anv\u00e4nds vanligtvis f\u00f6r sm\u00e5signaltransistorer, den har tre ben och m\u00e4ter 3 mm x 1.75 mm x 1.3 mm. Vissa IC-kretsar anv\u00e4nder ocks\u00e5 SOT-23-kapseln, ”-x” anger antalet anv\u00e4nda ben. Till exempel betecknar en SOT23-6 en IC med sex ben.<\/p>\n\n\n\n

Integrerade kretsar har en m\u00e4ngd olika kapselkonfigurationer, vissa blyhaltiga, andra inte. Oavsett vilket, \u00e4r alla ytmonterade. Vissa sensorer<\/a>, s\u00e5som mikroelektromekaniska system (MEMS), \u00e4r konstruerade i popul\u00e4ra halvledarkapslar. Exempel som:<\/p>\n\n\n\n