電感必備基礎知識

1、關于電感必備基礎知識第一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第1講】電感概要第二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】電感是一種能將電能通過磁通量的形式儲存起來的被動電子元件。通常為導線卷繞的樣子，當有電流通過時，會從電流流過方向的右邊產(chǎn)生磁場。第三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月電感值的計算公式如下所示。卷數(shù)越多，磁場越強。同時，橫截面積變大，或改變磁芯都能夠使磁場增強。第四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月那么讓我們來看看將交流電流過電感會發(fā)生什么變化吧。 交流電是指隨時間推移電流大小和方向會發(fā)生周期性變化的電流。當交流電通過電感時，電流產(chǎn)生的磁場將其

2、他的繞線切隔，因而產(chǎn)生反向電壓，從而阻礙電流變 化。特別是當電流突然增加時，和電流相反方向的，即電流減少方向的電動勢會產(chǎn)生，來阻礙電流的增加。反之當電流減少時，則向電流增加的方向產(chǎn)生。第五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月若電流的方向逆轉，反向電壓也同樣會產(chǎn)生。在電流被反向電壓阻礙之前，電流的流向會發(fā)生逆轉，因而電流就無法流過。另一方面，直流電由于電流不會發(fā)生變化，就不會發(fā)生反向電壓，也沒有發(fā)生短路的危險。也就是說，電感器是可以讓直流電通過，而通不過交流電的元器件。第六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月電能以磁能的形式存儲使直流電通過而交流電無法通過利用電感的這種特性可應用于各

3、種用途。世界上有許多種電感，下一期我們將介紹各種電感最適合于何種用途。第七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第2講】電感器的作用1 高頻電感器第八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】電感器有多種使用方法，根據(jù)其使用方法，市場上也出現(xiàn)了各種電感產(chǎn)品。貼片電感器按照用途大致劃分為三類，分別是高頻電路用電感器、電源電感器（功率電感器）、一般電路用電感，我們能夠向客戶提供符合需求的貼片電感器。本次，我們向大家介紹其中的高頻電路用電感器。第九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月說起高頻電路用電感器，顧名思義，就是用于幾十MHz到幾十GHz的高頻帶的電感。因為Q值（Quali

4、tyfactor）的要求較高，所以一般是空芯結構，主要用于手機及無線LAN等移動通信設備等高頻電路。表.1 手機電路塊中各電感器的用途例 第十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月繞線結構的特點所謂繞線構造，是在氧化鋁芯上將銅線繞成螺旋狀。與積層、薄膜方式相比，繞線結構能夠用粗線繞制線圈，具備下列特點。 1) 能夠實現(xiàn)低直流阻抗 2) Q(Qualityfactor)非常高 3) 能夠對應大電流利用該特點，可以在Q值要求較高的天線、PA(power amplifier,功率放大器)電路中用于耦合及IF(intermediate frequency中頻)回路的共振。村田的對應產(chǎn)品：LQW04

5、AN/15AN/18AN系列第十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月積層結構的特點所謂積層結構，是將陶瓷材料及線圈導體層壓成一體的單片結構。與繞線結構相比，能夠實現(xiàn)小型化、低成本化。雖然Q值比繞線結構要低，但L值偏差、額定電流、大小、價格等整體的平衡性較好，用途也較為廣泛。適用于移動通信設備的RF（radio frequency 射頻）電路的耦合、扼流以及共振等各類用途。村田的對應產(chǎn)品：LQG15HN/15HS/LQG18HN系列 第十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月薄膜結構的特點薄膜結構也是采用積層構造，在制作線圈上采用村田獨自的微細加工技術，是一種實現(xiàn)了高精度陶瓷材料的

6、貼片電感器。線圈的制作精度非常高，具有如下特點。 1）即便是0603規(guī)格的小型貼片電感，也能夠實現(xiàn)高性能的電氣特性 2）能夠實現(xiàn)穩(wěn)定電感值及細小電感值的階躍響應 3）高Q、高SRF因此，該電感符合移動通信設備的小型、輕量化趨勢，適用于需要偏差較小及較高Q值的RF電路的耦合及共振。村田的對應產(chǎn)品：LQP03TN/LQP02TN系列第十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月如果能夠靈活利用上述高頻電路用電感器的特點，就能夠用于各種高頻電路。第十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第3講】電感器的作用2功率電感器第十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】由于電感器有著各

7、種各樣的用途，因此其產(chǎn)品也隨用途不同而各種各樣。在上一次的講座中我們對高頻電感器做了解說，這次我們將針對電源電路專用電感器進行解說。用于電源電路中的電感器的主要用途有“變換電壓用”及“扼流用”，并被用于各種電子設備中。表1電源電路專用電感器的用途與作用村田公司推出了繞線型電感和疊層型兩種構造的電源電路專用的電感器產(chǎn)品。接下來就為大家簡單介紹一下這兩種產(chǎn)品的不同特征。 第十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月繞線型電感器的特征繞線型電感器是將銅線以螺旋狀繞于鐵氧體材料的磁芯上。此外，村田公司的許多電源電路專用電感器產(chǎn)品在繞于鐵氧體磁芯上的銅線外面再添加了一層樹脂保護層。而樹脂保護層的目的

8、則是為了提高產(chǎn)品強度以及形成一個簡易的閉合磁路等。如果用于大電流或高感應系數(shù)時，繞線型電感器具有一定的好優(yōu)勢。產(chǎn)品的主要用途有手機、TV、HDD、數(shù)碼相機等各種各樣。LQH-P,LQH2MC系列（變換電壓用）LQH31C/32C/43C/55D/66S系列、LQW18C系列（扼流線圈用） 第十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月疊層型片狀電感器的特征疊層型片狀電感器是將陶瓷材料及磁芯導體層層堆積并一體化后的單晶片電感。比起繞線型電感，單晶片電感除了體積小、厚度薄以外，還能降低生產(chǎn)成本。隨著開關頻率的不斷提升，主要應用于手機產(chǎn)品的電壓變換專用單晶片電感器的需求預計將會進一步加大。LQM-

9、P系列（變換電壓用）LQM-F系列（扼流圈用）第十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月如上所述，電源電路專用電感器按照其特征被應用于各種不同的市場及領域 第十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第4講】電感的構造第二十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】本欄目介紹電感器的基礎知識。前面兩講中我們主要對高頻電感器及電源電感器進行了介紹。這里，我們將介紹不同電感器構造的特性差異及其用途。電感器構造主要分為繞線型、疊層型、薄膜型。第二十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月本章將介紹村田各高頻電感器構造的各種特性

10、差異及其構造的使用方法。圖示本公司的高頻線圈和1005尺寸的各種結構 (繞線型、疊層型) 的Q值的頻率特性。如圖1所示，繞線型的特點是Q值遠高于疊層型。薄膜型的特點是有小型的0603尺寸、0402尺寸商品，Q值高于同行業(yè)其他公司采用的疊層法。 (圖2)圖1: 疊層型LQG15系列與繞線型LQW15系列的Q值特性比較 (均為2.7nH)第二十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2: 0603尺寸、LQP03TN系列與同行業(yè)疊層型產(chǎn)品的Q值特性比較 (均為10nH)第二十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月高頻線圈主要用于手機、無線LAN等高頻電路中。下面將介紹各構造高頻線圈的主

11、要用途。繞線型LQW系列的特點是Q值較高。由于Q值越高，濾波器帶通的衰減特性越好，所以它可使用于RF部的匹配電路上。另外，由于通過它可確保天線的收發(fā)信號靈敏度，因此也經(jīng)常被用于天線的匹配電路上。其次，因其低Rdc特性，也適用于大電流流過的扼流電路中。第二十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月薄 膜型LQP系列的特點是，它利用感光法形成電極，從而可實現(xiàn)對線圈模型的細微加工，在實現(xiàn)小型化的同時具備較高的Q值特性，且L值的偏差較小，能實現(xiàn)較小 L值的分布響應。目前，為順應小型化趨勢，正在批量生產(chǎn)占主流地位的0603尺寸及業(yè)內(nèi)最小型化的0402尺寸的產(chǎn)品?？捎糜谛枰⌒突?，偏差小及小L值 分布

12、響應的RF部匹配電路和共振電路中。另外，也可用于注重小型化及低Rdc的扼流電路中。 第二十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月疊層型構造雖有3種結構且Q值也較低，但由于其L值偏差及規(guī)格、價格等整體的平衡性較好，因此被廣泛使用于RF的匹配電路、共振電路及扼流電路中。上述3種構造各具特色，根據(jù)其特色其使用方法也各不相同。第二十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第5講】電感器的封裝技術進行第二十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】雖然都被稱作電感，但電感產(chǎn)品構造大致分為三類。此外，現(xiàn)在產(chǎn)品陣容越來越豐富，產(chǎn)品規(guī)格從大到小種類繁多。近年來，由于設備的小型化需求越來越

13、強，電感產(chǎn)品也在小型化元件方向急速發(fā)展，對元件的電路板封裝技術要求也越來越高。因此，本期將對電感產(chǎn)品封裝的注意事項進行舉例說明。第二十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）高頻用橫向繞線型電感器（LQW15）的封裝該產(chǎn)品不同于普通的陶瓷電容器，雖為二端子元件，但為獲得較高的Q值特性，設計成只在元件底面形成電極的結構。對（圖1）這種元件進行封裝時，需提供與其底面電極表面積相符的焊錫量。封裝不良的事例包括，在元件傾斜的狀態(tài)下進行封裝（圖2），或焊盤上偏離（*1）的狀態(tài)下進行封裝（圖3）。這些不良情況發(fā)生的原因是對元件底面電極表面積提供的焊錫量過多。為避免以上不良情況，回流焊接時應根據(jù)電

14、極面積適當控制提供給電路板焊盤的焊錫量。本公司在產(chǎn)品目錄的封裝信息頁面中提供了適當?shù)暮副P圖案和焊錫印刷圖案。第三十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月例如，LQW15A系列為獲得最適當?shù)暮稿a量，本公司提供了焊錫厚度和焊盤尺寸對應的推薦焊錫量。（圖4）（*1）偏差：如圖3所示，元件對焊盤出現(xiàn)一定角度偏差的情況第三十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(2）高頻用薄膜型電感器（LQP02,LQP03）的封裝隨著設備小型化的發(fā)展，為最小化封裝面積而采用的元件從1005尺寸到0603尺寸，近年來更是出現(xiàn)了0402尺寸。小型化發(fā)展急速前進。（圖5）對于這種超小型元件，封裝環(huán)境的微小變化可能

15、導致封裝不良。例如，元件單側未與焊錫接觸而引發(fā)豎起的立碑現(xiàn)象（曼哈頓現(xiàn)象），也稱為封裝不良情況。（圖6）原因包括以下幾點。使用貼裝機將元件安裝到電路板上時出現(xiàn)偏差對元件的左右焊盤提供的焊錫量不同回流焊接時，元件的左右焊盤存在溫度差（大型元件緊鄰等情況）保護膜印刷偏差或電路板設計時左右焊盤的大小不同電路板設計時的焊盤尺寸過大請務必注意避免在上述環(huán)境下進行封裝。第三十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3）0402尺寸電感器的編帶規(guī)格（W4P1塑料編帶）（2）目前已量產(chǎn)的1005尺寸以下的電感器大部分采用紙質(zhì)編帶作為包裝材料，0402尺寸的高頻用薄膜型電感LQP02在最初量產(chǎn)時也采用了紙質(zhì)

16、編帶。但是，使用紙質(zhì)編帶時，孔的大小會隨著運輸、保存時的濕度變化而變化。隨著元件尺寸越來越小，這種影響也將越來越大，甚至極有可能在窄鄰接封裝和高可靠性封裝面上無法獲得原有的封裝品質(zhì)。為解決以上問題，LQP02系列采用了W4P1塑料編帶的包裝方式，該塑料編帶已被陶瓷電容器采用，且其封裝的設備生產(chǎn)線也已相當完備第三十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖7顯示了傳統(tǒng)紙質(zhì)編帶與W4P1塑料編帶在高溫狀態(tài)下，元件孔尺寸的變化情況。圖8中總結了W4P1的優(yōu)勢。今后將積極推進LQP02的W4P1塑料編帶方式。圖7因濕度造成的孔尺寸變化第三十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月W4P1：編帶

17、寬度（W）為4mm，元件孔間距（P）為1mm的塑料編帶（本次介紹的塑料編帶規(guī)格）W8P2：編帶寬度（W）為8mm、元件孔間距（P）為2mm的紙質(zhì)編帶（圖8） （目前使用的紙質(zhì)編帶規(guī)格）圖8.W4P1塑料編帶的優(yōu)勢第三十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月本期介紹了電感器的封裝技術，這些課題對于以陶瓷電容器為主的所有貼片元件都是共通的。村田為了提供用戶能夠放心使用的元件，今后將繼續(xù)提供編帶規(guī)格優(yōu)化、對客戶的封裝技術支持等封裝相關的解決方案。第三十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第6講】為什么電感器上會有方向性標記？第三十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】上

18、次討論了電感的可靠性，本次將講解了為什么電感器上會有方向性標記以及介紹電感與磁場的影響。為什么電感器上會有方向性標記？第三十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月電感中往往附有可辨別方向性的印記（標記）。我公司商品-薄膜型LQP_T系列產(chǎn)品/多層型LQG系列產(chǎn)品/一部分繞線型LQH產(chǎn)品中附有上述標記。若電感的構造不完全對稱，則封裝方向上將產(chǎn)生特性差異。因此，為使產(chǎn)品在使用過程中充分發(fā)揮其應有的特性，產(chǎn)品上往往標有標記，以表明其方向性。圖1是封裝方向不同將導致電感值發(fā)生變化的實例。第三十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1 封裝方向與電感值的變化率第四十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)

19、作于2022年6月電感與磁場的影響電感在磁場中儲存能量來發(fā)揮其功能。但是，電感除受自身產(chǎn)生的電磁能量影響外，也受外部磁通量影響。 保證元器件的電感值指的是無外部磁通量狀態(tài)下的值。因此，在存在外部磁通量的情況下封裝電感時，將可能無法發(fā)揮其應有的功效。作為一個典型的事例，多個電 感會非常近距離地進行封裝。圖2是將多個電感緊密排列進行封裝時，電感值產(chǎn)生的變化。第四十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2 封裝距離與電感值的變化率第四十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月電感會產(chǎn)生磁通量。該磁通量向外部輻射（我公司開發(fā)出了一系列防止磁通量向外輻射的產(chǎn)品），這部分能量就損失了。若將多個

20、電感緊密封裝在一起，各電感向外部輻射的磁通量將會互相干擾，無法達到所期望的產(chǎn)品特性。外部磁通量能左右電感特性，從而可能進一步影響周邊元器件。選擇使用的元器件時，請充分考慮上述影響因素并選擇最合適的布局。第四十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第7講】LQH的誕生及其獨特的形狀第四十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】距今30多年前，位于北陸的小型相關企業(yè)聲稱要開始正式量產(chǎn)繞線型片狀電感LQH?，F(xiàn)在有很多電感廠家都在生產(chǎn)LQH型，但在當時只有村田才開發(fā)并生產(chǎn)此類形狀的電感器。第四十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月那 個時代的初期尺寸2010（5.0mm2.

21、5mm）與第二代尺寸1210（3.2mm2.5mm）的方形繞線型片狀電感，可以說是現(xiàn)在的LQH的原 型。普通繞線型電感用的鐵氧體磁芯都使用圓形切削鼓芯，但是村田并沒有這樣做，而是自主研發(fā)了外形與卷芯均為方形的一體成型鐵氧體磁芯及其材料。并且，電 極形狀也未使用普通的金屬框架端子，而是采用了在鐵氧體磁芯中形成直接電極，并連接線圈終端的獨特加工法，從而在片狀電感中誕生了這種外形較為獨特的產(chǎn) 品。第四十六張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月其實，這種較為獨特的電感形狀發(fā)揮了自身特點，從第一代開始，衍生擴大到各種規(guī)格和性能的產(chǎn)品線，直到演變成現(xiàn)在的LQH系列，并發(fā) 展至今。村田的片狀電感一直秉承

22、著Simple is Best的設計理念。當時的村田作為新加入電感行業(yè)的新手，無論在產(chǎn)品本身還是生產(chǎn)工藝方面，都無法與老一代的電感廠商相抗衡。因此村田決定干脆將多余 部分取消，追求極其簡單的結構，這就是LQH的設計原點。在酒會上，經(jīng)常聽到大家說的一句話就是一定要在不久的將來超越老一代生產(chǎn)廠商并堅持到最后。第四十七張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月村田也在不斷地追求著產(chǎn)品本身的各種革新，并非連續(xù)30多年生產(chǎn)相同的產(chǎn)品。村田隨時根據(jù)客戶的需求及使用方法的改變，不斷進行自身的改良與革新。因此才誕生了各種材料與形狀的鐵氧體磁芯。也誕生了各種加工工藝的釬焊電極。這些產(chǎn)品因它們所附帶的全新性能而被

23、廣泛使用。第四十八張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月村田一直保持著基本設計理念-Simple is Best結構。只有簡單才易于生產(chǎn)，只有簡單才易于機械化，也只有簡單才更易于實現(xiàn)高速化。在繞線型片狀電感產(chǎn)品中，在Made in Japan的產(chǎn)品中，只有村田仍然一枝獨秀。但是，近期日元異常升值，未必能一直保持這種局面 至今仍具有實用性的第二代LQH32M 第四十九張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【第8講】首例薄膜型電感LQP31A系列的誕生第五十張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月【導讀】首例薄膜型電感LQP31A系列誕生于距今約20年前的1991年。 它和以往卷著銅線的

24、片狀電感完全不同。 通過將數(shù)十個m大小的導體設成類似于蚊香的漩渦狀，在薄膜工藝上形成以nH為單位的微小電感，實現(xiàn)世界首創(chuàng)的高頻片狀電感。該片狀電感屬于小型薄型尺寸（3.2mm1.6mm0.5mm），并且通過使用光刻工藝實現(xiàn)較高的尺寸精度。與當時片狀電感的電感偏差為10相 比，該片狀電感實現(xiàn)了2的較小偏差值。它是一款應用于手機、車載電話等移動通信工具以及BS調(diào)諧器等高頻電路上的產(chǎn)品。第五十一張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月當時，手機和車載電話只是部分董事長才能用得起的高價產(chǎn)品，而且其體積也很大，不是任何人都可以輕松擁有的產(chǎn)品。那個時代，誰都對手機市場將會擴大這一說法持有半信半疑的態(tài)度。

25、第五十二張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月在這樣的背景下，我開始負責研發(fā)工作。這是在進入村田制作所之后的第一年，也就是1989年。對我而言，這不是我擅長的領域，而且是充滿了未知的領域。在當 時的部門里，也沒有為開展該項工作而準備的試驗器材，可以說我們完全是從零起點開始的。我們從無塵室的成立、燒杯等備用品的準備工作開始，于1990年建 成了試制生產(chǎn)線。雖然說是試制生產(chǎn)線，但是我們還是進行的諸如將戴著橡膠手套的手伸入裝有溶劑的容器里，在液體中搖動晶片使其腐蝕的這樣的手工操作，是一 個充滿手工制作感覺的試制生產(chǎn)線。第五十三張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月我們在該試制生產(chǎn)線上開始了研

26、發(fā)工作，并開始調(diào)制各種各樣的藥品，反復進行著試制實驗。我們并沒有順利的完成模板，我們一邊和未知進行著戰(zhàn)斗一邊繼續(xù)尋找著解決方案。當?shù)谝粋€模板制作成功時，我們異常歡喜。那已經(jīng)是6個月之后的事情了。第五十四張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月從那之后，我們在不斷嘗試失敗的同時繼續(xù)進行著產(chǎn)品的研發(fā)工作。制成第一個能夠保證性能和信賴性的產(chǎn)品是在著手開發(fā)兩年之后的1991年。我們開始了一個月 2萬個左右規(guī)模的量產(chǎn)。雖說是量產(chǎn)，但也是和試制生產(chǎn)線一樣，采用的是手工生產(chǎn)線。當然，成本是當時卷線類型產(chǎn)品的數(shù)倍，因此銷售起來相當困難。但是這 個LQP31A系列的登場堪稱之后的1005尺寸、0603尺寸甚至是0402尺寸等小型高頻電感登場的先行軍。如今，一臺智能手機就要使用數(shù)十個電 感，我們的生產(chǎn)量更是達到了當時的數(shù)萬倍。我們現(xiàn)在仍在升級這個試制生產(chǎn)線，并將其運用在研發(fā)試制上。它現(xiàn)在仍在為創(chuàng)造出新的價值而奮斗著。第五十五張，PPT共六十二頁，創(chuàng)作于2022年6月光刻工藝：是一種使涂有感光物質(zhì)的物體表面像模板狀一樣曝光（在感光性的物質(zhì)上照射強光，使其反射），使其生成被曝光部分和未被曝光部分的模板之 后，浸泡在沖洗液體中，以便去除多余部分的技術。 主要用于半導體設備、印刷電路板、印刷板、液晶顯示面板、等離子顯示面板等的生產(chǎn)制造