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片式电感器

发布时间:2011-01-03-2228

  电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感器具有一定的电感,它只阻止电流的变化。如果电感器中没有电流通过,则它阻止电流流过它;如果有电流流过它,则电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。
片式电感器亦称表面贴装电感器,简称SMD电感器或贴片电感器,也就是我们常用的贴片电感。它与其它片式元器件(SMC及SMD)一样,是适用于表面贴装技术(SMT)的新一代无引线或短引线微型电子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。具有体积小,重积重,编带包装,易于SMT自动贴片机工艺。其如下图:
  片式电感器作为SMC主流产品的片式多层瓷介电容器(MLCC),源于有引线多层瓷介电容器的芯片直接用于混合集成电路(HIC)的贴装。20世纪70年代末,日、美等国为适应SMT需要,开始了片式电感器的研究开发,并很快实现了产业化。早在60年代,美国JDI、Sprague公司就开始生产。1977年,日本松下公司在超薄型半导体收音机这类消费类电子产品中,首先采用了SMT和SMC及SMD工艺。
  片式电感器片式电感分为绕线型和叠层型两大类。绕线型电感器是将细的导线绕在软磁铁氧体磁芯上制成,外层一般用树脂封固。其工艺继承性强,但体积小型化有限。
而片式叠层电感器则不用绕线,是用铁氧体浆料和导体浆料交替印刷、叠层、烧结,形成闭合磁路;它采用先进的厚膜多层钝化技术和叠层生产工艺,实现了超小型表面安装。
叠层型电感的主要特点是有磁屏蔽和直流电阻小。与绕线型相比,电感量和可允许通过的电流相对较小,但是更适合在高频下使用。
片式电感的材料分成以铁氧体磁性材料为基体和以陶瓷材料为基体两个大类。
  前者采用镍锌系和锰锌系材料制成各种小型铁氧体磁芯。大多数片式电感器,特别是片式功率电感器、片式EMI抑制器都使用镍锌系材料。而锰锌系材料主要用在片式变压器和片式低频电感器中。后者采用低介电常数陶瓷制成的高频片式叠层电感器,在其制作当中还考虑了抑制杂散电容的问题,用它做成的叠层电感器可以获得较高的自谐振频率,用在亚微波到微波波段,适合移动电话向高频化、网络化发展的需要。片式叠层电感器是电感领域重点开发的产品。制作时不用绕线,而用铁氧体浆料和导电浆料交替进行多层印刷,然后通过高温共烧结,形成有闭合磁路的电感线圈 。或者将微米级铁氧体薄片进行叠层,每个磁性层有印刷的导体图案和孔,孔中填充导电材料,从而把上层图案和下层图案连结起来,经过加压、烧结,形成一体化的多层电感器。这类电感器制作工艺更加适合尺寸微小型化,容易实现规模化大生产。片式叠层电感器与片式绕线电感器相比有诸多优点:尺寸小,有利于电路的小型化;磁路封闭,不会干扰周围的元器件,也不会受临近元器件的干扰,有利于元器件的高密度安装;一体化结构,可靠性高;耐热性、可焊性好;形状规整,适合于自动化表面安装生产。
  目前这类产品已取得较大进展,并通过改进磁性材料性能、改善内部磁路结构和加速器件小型化等措施,不断拓展其应用市场。片式叠层电感器是面向便携式电话等移动通信终端的高频毫微亨级 电感器,以及面向个人电脑等高速数字信号处理设备的噪声抑制器。它的特点是电感量范围广(mH~H),电感量精度高,损耗小(即Q大),容许电流大、制作工艺继承性强、简单、成本低等,但不足之处是在进一步小型化方面受到限制。陶瓷为芯的绕线型片电感器在这样高的频率能够保持稳定的电感量和相当高的Q值,因而在高频回路中占据一席之地。NLC型 适用于电源电路,额定电流可达300mA;NLV型为 高Q值,环保(再造塑料),可与NL互换;NLFC 有磁屏,适用于电源线。 叠层型它具有良好的磁屏蔽性、烧结密度高、机械强度好。不足之处是合格率低、成本高、电感量较小、Q值低。 它与绕线片式电感器相比有诸多优点:尺寸小,有利于电路的小型化,磁路封闭,不会干扰周围的元器件,也不会受临近元器件的干扰,有利于元器件的高密度安装;一体化结构,可靠性高;耐热性、可焊性好;形状规整,适合于自动化表面安装生产。 薄膜片式具有在微波频段保持高Q、高精度、高稳定性和小体积的特性。其内电极集中于同一层面,磁场分布集中,能确保装贴后的器件参数变化不大,在100MHz以上呈现良好的频率特性。 编织型特点是在1MHz下的单位体积电感量比其它片式电感器大、体积小、容易安装在基片上。用作功率处理的微型磁性元件。
片式电感器的发展趋势:
  小型化:未来可携式电子产品功能更加复杂化,而体积要求却越来越小,与之相应,电感器技术的发展趋势必将朝小型化与片式化方向发展。国内电子行业已经由原来的公制2012(2.0mm*1.2mm)和1608(1.6mm*0.8mm)尺寸电感逐步转移到了1005(1.0mm*0.5mm)尺寸的产品上。小型化仍然是电子元件发展的最主要趋势之一,片式电感器的体积将越来越小。
  高频化:为了提高通讯品质、传输距离及传输容量,目前通讯产品的传输频率正在向高频化发展。在电子及通讯产品朝向高频化发展的趋势推动下,电感器本身的应用频率也必须随之提高,而传统利用磁性材料所制成的电感器,受限于本身材料特性的影响,无法大幅度提高使用频率,因此,陶瓷材料便应运而生,目前几乎所有的高频电感均使用陶瓷材料制成,叠层陶瓷电感的目前的使用频率已经由原来的1GHz附近提高到6GHz以上。
  复合化:目前电感器在复合化方面,主要是利用LTCC技术将电感器与其他主、被动元器件复合。在产品发展趋势上,复合电感器与电容器所制成的滤波器、耦合器、平衡非平衡转换器、双工器等产品技术已趋于成熟。在复合电感器与其他主、被动元件所制成的模组产品方面,目前全球主要厂商已开发出包括RF射频模组、VCO模组、蓝牙模组等产品。
  低损耗大功率化:随着芯片的低压大电流化发展趋势,以及低功耗绿色产品的环保需求,必然也要求周边元器件具有较低的直流电阻和较高的耐受电流能力。目前,叠层电感的耐受电流已由上世纪的毫安级提高到安培级,微亨级电感量的叠层产品甚至能取代绕线功率电感。

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