电子元件设计的前瞻性及其必要性

【摘要】电子元件的设计是电子信息领域的核心部分，在信息技术发展如此迅猛的今天，考虑电子元件设计的前瞻性是非常必要的。本文从信息技术产业的发展现状入手，然后讨论了电子元件设计的地位以及作用，并且以前瞻性的眼光看待电子元件设计的发展趋势。

【关键词】电子元件；设计；前瞻性

电子信息技术领域是世界上发展最为迅速的一个行业，它涵盖了其他各个领域的技术层面问题，代表了一个国家、一个地区的综合实力。而电子元件是其基础，电子元件的设计直接决定了它的走势。因此，研究电子元件设计的前瞻性发展，提出在该领域的产业发展对策，对于推进电子信息产业发展有着举足轻重的作用和意义。

一、21世纪电子信息技术产业的发展以及电子元件设计的基本知识

电子信息技术是在最先进的知识，最前沿的技术上发展起来的。并且在其他领域均有涉及，涵盖了人们生活的许多方面，影响着社会的发展。因此，如何更加科学有效地发展信息技术产业是21世纪的我们所要考虑的重大问题。

电子产品是信息技术的重要组成部分，而电子元件是组成电子产品的基础。了解常用电子元件的种类、结构、性能然后进行正确的选择使用，才可以为后来设计电子元件形成一定的技术基础。一般的电子元件有：电阻、电容、电感、变压器、三极管、二极管、IC等等。根据安装方式来分，包括传统安装以及表面安装两种。

二、信息技术所涵盖的电子元件的设计应当具有前瞻性

信息技术发展日新月异，更新速度之快迫使我们不可以以静止的眼光看待它，必须保证一定的前瞻性，以发展的眼光跟上它的速度。而电子元件的设计是信息技术发展的基础要素，为此，电子元件的设计在不断地向更小、更精密处探索。

三、对电子元件设计的前瞻性展望具有必要性

电子元件的设计在信息技术的发展中有着不可忽视的地位，而且电子元件的设计在国家的发展中、人们的生活中发挥着很大的作用。因此，对电子元件的发展采取前瞻性的展望是具有必要性的。

1.电子元件设计是科技创新的前沿领域

电子元件的设计在当今世界更新速度非常快，且在其他领域渗透极强。一个小小的电子元件甚至可以会决定一条流水线的整体效率。先进的电子元件构成的先进设备往往会为生产活动带来巨大的效益，为人们的生活带来更大的便利。科技的创新是信息技术进步的源泉，而电子元件的设计又是科技创新的前沿领域。因此，在电子元件的设计中寻求创新是我们所要关注的重点。

2.电子元件的设计与人们的生活密切相关

人们生活中接触的电子产品大多源于电子元件。其中最常见的就是手机，手机更新换代非常快，不断地在向更薄更轻发展，而这种宏观的发展源于的是电子元件的体积更小、功能更强。这种发展是为了与人们逐渐发展的需求相适应，让电子元件的设计与人们的生活紧密相连。

3.电子元件的设计对于经济的发展起着不可忽视的作用

当今社会已经不仅仅是资本与劳动力的比拼，而是扩展到了技术的领域。技术的发展带来的经济效果往往更加客观，技术的开发利用可以大大降低硬件的成本，比如电子元件的设计在不断地降低成本，而在性能上不断地提高。因此，电子元件的设计能够优化对于经济的发展有着不可忽视的作用。

4.电子元件的设计是新军事变革的驱动力

信息技术在军事领域涉及很广，为新军事变革提供了强大的技术后盾，信息化战争已成为新的军事形式。其中电子元件的设计对其变革非常重要，在过去可能因为一个马蹄铁而失去整场战争，在现在可能会因为一个电子元件而输掉整个战役。因此，电子元件设计优化得当往往会更好地驱动新军事的变革。

四、21世纪电子元件的设计不断更新，加速了信息技术的进步

物质、能量和信息为当今世界的三主要元素，可见信息技术的地位如此之高。而电子元件作为信息的载体，为了适应信息量巨大的社会，不断更新，促进信息技术的发展。

1.电子元件的设计孕育着重大突破

信息技术的领域永远都在不断突破，而作为基础材料的电子元件的设计更是孕育着重大的突破。电子元件的材料在不停地更新，半导体、光电子的出现与更新让其基础材料的性能更加优越，电子元件逐渐步入纳米时代。在设计的元素，是在材料的基础上进行新的突破，让电子元件的集成度更高，而宏观的尺寸在不断缩小。著名的摩尔定律就是很好的证明。

2.电子元件设计的前瞻性发展趋势

（1）片式化、小型化

众所周知，各种电子产品都在追求小尺寸、高性能，这已经成为各大企业赖以比较的准则。为了不断在市场中赢得地位，电子元件不断扩大组装密度，降低尺寸，最终获得更加轻便、更加智能的产品。这也是未来电子元件设计的目标。不管是从现状来看还是以前瞻性的眼光去展望，这都是一个必然的发展趋势。

（2）集成化

电子元件的制作手法于材料以及工艺上均有不同，集成化水平还不如半导体器件。因此，电子元件在不断地努力向组件化、模块化发展，逐步提高电子元件的集成化水平。在国外，已经有公司采用LTCC技术、薄膜集成技术、PCB集成技术、MCM多芯片组装技术设计多种无源/有源的集成模块，而且已经投诸应用，前途一片光明。

（3）高频化、宽频化

无线通讯、蓝牙技术等高频领域的产物正在逐渐步入人们的生活，例如无线移动通信达到了2GHz，蓝牙技术达到了2.4GHz，短距离无线数据交换系统超过了5.8GHz。这很大一部分归功于电子元件在高频波段的发展。与此同时，这也对电子元件的设计提出了相应的高技术要求。比如减少寄生电感、寄生电容、增加自谐振频率、减少高频ESR、增加高频Q值等等

（4）高精度化

电子产品的数字化发展，对电子元件设计的精度也提出了相应的高技术要求。如今，厚膜片式电阻器的精度往往在±0.5%，电阻温度系数往往在±50ppm/℃；温度传感器测量的温度区域往往在-100～+350℃，重复性只有0.1%；半导体气敏元件的重复误差在2%以下，响应时间不超过5s；高分子薄膜湿敏元件在30%～80%RH区域内可测，工作温度范围在-10～+50℃，准确度达到±3%RH，响应时间不超过5s。

（5）高性能化

小尺寸、大容量、低等效串联电阻以及宽工作温度范围之类均为电容器高性能的判断标准。比如NTC热敏电阻，日本村田制作所的NCP系列的阻值范围已达100Ω～470kΩ，B常数是3250～4500k，阻值温度梯度是3.7～5.1%/℃，产品尺寸是1005、1608和2012（2.0mm×1.25mm）型，温度读出漂移最佳可以到达±1%（在-40 ～75℃的温度范围内约±1℃）。

（6）绿色化

现在在不断强调绿色GDP，同样，在电子元件的设计领域也需要强调绿色生产。在电子元件的生产线上，会用到许多重金属，这对人体非常不利。我国在这方面做的还远远不够，应当增强这方面的意识，做到可持续发展。

（7）EMI对策元件

我国加入WTO之后，所有电子/电力产品都必须达到电磁兼容EMC的标准才可以进入市场。所以在产品设计中必须采用一些适当的抗电磁干扰的EMI对策元件。EMI对策元件的有很多，比如，电感性EMI元件、电容性EMI元件、组合式EMI元件等。因为市场的大量需求，在和国际经济接轨势头的促进下，我国EMI对策元件产业也会快速进步。

五、高速发展之下应当注意的问题

1.散热问题

在不断追求电子设备集成度的提高的前提下，电子元件的功耗也在持续增加，这就导致热流密度急剧增加。假如我们在设计电子元件的时候忽略了对于电子设备散热方面的设计，就会使得电子元件所产生的热流无法进行有效地控制。尤其当工作环境不太合适的时候，以及电子设备比较复杂的时候，设备中的一些电子元件的工作温度也许会提高到或者超过极限温度。如果这种情况发生就会导致整个电子系统的工作不稳定甚至失效。

这就需要对电子设备冷却技术的发展趋势进行一定的把握，比如在散热器、热接触面材料、风扇鼓风机等方面进行深入的研究。使其能够随着电子元件的设计而同步发展。

2.焊接问题

如今电子产品在向微型化、高密度、高性能方向进步，由此造成的是焊点的尺寸也愈来愈小，但是它所需要承受的热学、电学与力学载荷却均愈来愈高。这就需要作为焊材的钎料拥有优良的抗疲劳性能以及蠕变性能。以往的Sn/Pb钎料抗蠕变性能差已经无法随着电子元件设计的发展而满足其使用的要求。

此外，别的领域也对钎料合金性能不断提出要求，如汽车行业中需求复合钎料以及热敏感电子元器件要求钎料具有低熔点特性等等。因此，应当在追求集成度高、尺寸小的电子元件的同时，对其焊接的工艺与材料也应该同步发展。

六、总结

综上所述，电子元件的设计对于国家与国民都紧密相关。

所以如何对电子元件的发展方向进行前瞻性的展望是极具必要性的。因此，既要追求设计上的更加优化，也希望对于其绿色的发展能够多加关注。

参考文献

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