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摘要： 片式電感器是電感領域重點開發(fā)的產品，文章綜述了電感的發(fā)展，片式電感器的分類，介紹了繞線型片式電感、疊層片式電感、編織型片式電感、激光刻線型片式電感的制造工藝，提出了片式電感器的技術發(fā)展方向，并介紹了低溫共燒陶瓷技術和薄膜平面電感。
關鍵字： 片式電感器,技術發(fā)展,趨勢
電感是電子線路中*的三大基礎電子元件之一，其工作原理是導線內通過交流電時，在導線的內部及周圍產生交變磁通。利用這一性質制成的元器件稱為電感器，簡稱為電感，其主要功能是篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾等。電感廣泛應用于電腦設備、通訊設備、視頻音頻設備、消費類電子產品、電子自動化設備、電信廣播設備等各類電子產品。
片式電感器是電感領域重點開發(fā)的產品。文章綜述了電感器的發(fā)展，片式電感器的分類，介紹了繞線型片式電感，疊層片式電感，編織型片式電感、激光刻線型片式電感的制造工藝，提出了片式電感的技術發(fā)展方向。并介紹了低溫共燒陶瓷技術和薄膜平面電感。
2 電感器的發(fā)展
2.1 電感的分類
根據制造工藝的不同，電感可分為傳統插裝電感和片式電感兩種。
（1）傳統插裝電感主要采用繞線工藝，即電流在磁芯上繞制的銅線中流動，例如環(huán)狀電感、空心線圈等，其特點是電感量范圍廣，電感量精度高，損耗小，功率大，制作工藝簡單，生產周期短、原材料供應充足，但存在生產自動化程度低、生產成本高、難以小型化等缺點。
（2）隨著電子信息產業(yè)的飛速發(fā)展，具備新設計、新理念、新功能的電子終端產品層出不窮，電子終端不斷向“小型化、集成化、大功率化、多功能化”等方向發(fā)展，傳統的插裝電感器已不能適應下游電子整機的需求，而體積小、成本低、屏蔽性能優(yōu)良、可靠性高、適合于高密度表面安裝的片式電感在移動通訊、計算機、汽車電子、高分辨電視、廣播衛(wèi)星等領域獲得廣泛應用，逐步成為電感市場的主流發(fā)展方向。片式化率也成為衡量一個國家和地區(qū)電子元器件制造與電子裝備工藝水平高低的重要標志。
2.2 片式電感的分類
根據性能和用途，片式電感可以分為片式普通電感和片式功率電感。
片式功率電感是相對于片式普通電感而言，兩者的主要差異在于：
（1）性能上的差異
a）片式功率電感的耐受電流遠遠大于片式普通電感，其直流電阻也小于片式普通電感，適合用在小型移動終端產品中的直流轉直流電源模塊，可應用于手機、數碼相機、PDA等諸多以電池供電的電源模塊;
b）片式普通電感則廣泛用于各類電子產品的電路中。
（2）生產流程方面的差異
在生產流程方面，由于內部電路設計結構和電性能參數要求不同，該兩類產品在流延成型、燒結、測試分選等環(huán)節(jié)存在制作工藝和工藝參數上的差異。
a） 由于具備耐受功率大的特性，在流延成型環(huán)節(jié)，功率電感較普通電感需增加多層介質層;
b） 在燒結環(huán)節(jié)，由于功率電感包含的原材料種類較普通電感多，其*燒結溫度和*燒結溫度的控制精度也與片式普通電感不同。
（3）成本方面的差異
成本方面，功率電感由于耐受功率大，其生產制造所需原材料數量較多，且在內部電路設計上較普通電感復雜，片式普通電感的單位成本低于片式功率電感。
2.3 片式電感按制造工藝分類
根據制造工藝的不同，片式電感可以分為繞線型片式電感、疊層片式電感、編織型片式電感、激光刻線型片式電感。
3 片式電感分類
片式電感的材料分為以鐵氧體磁性材料為基體和以陶瓷材料為基體兩個大類。
（1）磁性材料采用鎳鋅系和錳鋅系材料制成各種小型鐵氧體磁芯。大多數片式電感，特別是功率電感，片式EMI抑制器都使用鎳鋅系材料。而錳鋅系材料主要用在片式低頻電感器中。
（2）陶瓷材料采用低介電常數陶瓷制成的高頻片式疊層電感器，在其制作中還考慮了抑制雜散電容的問題，用它做成的疊層電感器可以獲得較高的自諧振頻率，用在亞微波到微波波段，適合向高頻化、網絡化發(fā)展的需要。
3.1 繞線型片式電感
繞線型片式電感沿用傳統插裝電感元件的結構模式，采用微小型工字型磁芯，將細的導線繞在軟磁鐵氧體磁芯上，然后將磁芯固定與基座并引出鉤性短引線，再用樹脂封固而成。見圖1。
圖1 工字型磁芯繞線片式電感
繞線片式電感的特點是電感量范圍廣（mH~H）、電感量精度高，功率大、損耗小（即Q大）、容許電流大，制作工藝繼承性強，簡單、成本低等，特別是以陶瓷為芯的繞制片式電感在高頻率下能夠保持穩(wěn)定的高精度電感量和相當高的Q值，因而在高頻回路中占據一席之地。
繞制片式電感的缺點是制造成本較高，并且受磁芯尺寸和繞線工藝的限制，其在進一步小型化方面受到限制。
還有一種繞線片式電感是采用H型陶瓷芯，經過繞線、焊接、涂復、環(huán)氧樹脂灌封等工藝制成，見圖2。由于電極已預制在陶瓷芯體上，制造工藝更加簡單，而且可以進一步小型化。這類電感的電感量較小，但自諧振頻率高（通常為5~6GHz，zui高達12.5GHz），更適合高頻使用。
圖2 H型陶瓷繞線電感
3.2 疊層片式電感
疊層片式電感的結構是由交互疊加的鐵氧體層和內導體層所組成，其制作工藝采用新型的電子材料及厚膜技術、和低溫共燒鐵氧體（LTCT）技術。制作疊層片式電感的主要工藝流程是：將鐵氧體（如NiMnZn）粉制成漿料，用流延或濕式印刷法制成厚約10μm~30μm的鐵氧體膜，并在其上用銀漿印刷導電線圈，經交替印刷，疊壓在一起，穿孔連通各層導電線圈，形成一條螺旋式線圈，重復上述步驟就可制成多達數十層的疊層結構。然后，再通過切割、排膠、燒結、倒角、制端電極，檢測等后續(xù)工序，制成具有獨石結構的疊層片式電感，見圖3。電感工作時，電流是在印刷出來的導體材料（銀、銅等）中流動，這有異于傳統意義上的電感。
圖3 疊層片式電感
由于它采用了先進的厚膜多層印刷技術和疊層工藝，實現了超小型化，且其小型化速度隨著疊層技術的進步而不斷加快，在大部分應用領域逐步取代傳統插裝電感和繞線片式電感，成為新一代片式電感的主流產品，被廣泛應用于通訊領域、計算機及周邊產品、消費類電子、辦公自動化及汽車電子等領域。
疊層片式電感與繞線片式電感相比，疊層片式電感具有顯著的優(yōu)勢;
（1）尺寸小，有利于電路的小型化;
（2）磁路封閉，具有良好的磁屏蔽性、不會干擾周圍的元件器，也不會受臨近元件的干擾，有利于元器件的高密度安裝;
（3）一體化獨石結構，燒結密度高、機械強度好、可靠性高;
（4）耐熱性、可焊性好;
（5）形狀規(guī)則、整齊、適合于自動化表面安裝生產等。
疊層片式電感的不足之處是制作工藝復雜，生產周期長、成本高、功率較小、電感量較小、Q值低，高感值的制作難度大。因此在高頻、大功率領域，繞線片式電感仍占據一定的*。
3.3 編織型片式電感
編織型片式電感是以條狀磁芯為經線，以導體作緯線編織起來的一種片式電感，該種電感理論上具有體積小、在1MHz下的單位體積電感量比其他片式電感大等特點，可用作功率處理的微型磁性元件。但由于該種工藝過于復雜，批量化生產存在困難，該種工藝在行業(yè)中實際應用很少。
3.4 激光刻線型片式電感
激光刻線型片式電感采用光刻腐蝕工藝，其內電極集中于同一層面，磁場分布集中，能確保裝貼后的器件變化不大，在100MHz以上呈現良好的頻率特性，具有在微波頻段保持高Q、高精度、高穩(wěn)定性和小體積的特性。
激光刻線型片式電感的優(yōu)點是產品一致性高，性能參數好，但由于其制造采用光刻腐蝕的工藝，設備投資大，因而制作成本昂貴，只應用在一些領域，目前只有少數日本廠商從事激光刻線型片式電感的研發(fā)生產。
日本松下電子公司采用*的激光切割工藝，開發(fā)出比過去制品在800MHz時Q值高20%~80%產品：
（1）以高頻損耗小的氧化鋁為主要原料的整個基體上實施鍍銅導體。按螺旋狀切削基體中間部的導體，形成一層線圈，用高耐熱性樹脂保護線圈，基體兩端的導體上形成電極。
（2）該產品有以下特點：
a）結構、工藝簡單;
b）通過控制激光切割布線，可以制成各種電感;
c）制成品上下左右對稱，不必考慮方向性，用戶在貼裝時方便;
d）因線圈部寄生電容小，高頻特性良好;
e）因線圈部導體與電子間沒有連接點，故可靠性高。
（3）高Q化技術
關鍵是降低了電感器的高頻損耗。具有代表性的損耗有以下幾種：①導體部電阻成分，②渦流損耗，③集膚效應和鄰近效應等因素的高頻損耗。
引人注意的有兩點：首先是實現了*的激光切割布線，其次是去除線圈附近的不需要導體，開發(fā)出了高Q新系列產品，并使其商品化。
我國制造的陶瓷體激光刻線型片式電感外形尺寸為1.6mm×0.8mm×0.8mm。外形圖見圖4.
圖4 陶瓷體激光刻線型片式電感器外形
4 片式電感器的技術發(fā)展方向
。
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