今天我們總結(jié)了一份Murata關(guān)于電感器的詳細介紹，從“何為電感器? ”開始，對各種電感器產(chǎn)品的工作、使用方法進行說明。我們大家一起來學(xué)習(xí)一下。
什么是電感器？
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(dǎo)線卷繞的樣子，當(dāng)有電流通過時，會從電流流過方向的右邊產(chǎn)生磁場。
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。
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(dāng)交流電通過電感時，電流產(chǎn)生的磁場將其他的繞線切隔，因而產(chǎn)生反向電壓，從而阻礙電流變化。特別是當(dāng)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(dāng)電流減少時，則向電流增加的方向產(chǎn)生。
若電流的方向逆轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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。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(yīng)用于各種用途。
射頻電感器
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。
村田的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。
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（Quality factor）的要求較高，所以一般是空芯結(jié)構(gòu)，主要用于手機及無線LAN等移動通信設(shè)備等高頻電路。
村田的高頻電路用電感器有繞線、積層、薄膜三種。
下面，我們向大家簡單介紹一下其特點以及相關(guān)用途。
◆繞線結(jié)構(gòu)的特點
所謂繞線構(gòu)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(jié)構(gòu)能夠用粗線繞制線圈，具備下列特點。
1) 能夠?qū)崿F(xiàn)低直流阻抗
2) Q(Quality factor)非常高
3) 能夠?qū)?yīng)大電流
利用該特點，可以在Q值要求較高的天線、PA電路中用于耦合及IF回路的共振。
◆積層結(jié)構(gòu)的特點
所謂積層結(jié)構(gòu)，是將陶瓷材料及線圈導(dǎo)體層壓成一體的單片結(jié)構(gòu)。與繞線結(jié)構(gòu)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本化。
雖然Q值比繞線結(jié)構(gòu)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(shè)備的RF電路的耦合、扼流以及共振等各類用途。
◆薄膜結(jié)構(gòu)的特點
薄膜結(jié)構(gòu)也是采用積層構(gòu)造，在制作線圈上采用村田獨自的微細加工技術(shù)，是一種實現(xiàn)了高精度陶瓷材料的貼片電感器。
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?qū)崿F(xiàn)高性能的電氣特性
2）能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定電感值及細小電感值的階躍響應(yīng)
3）高Q、高SRF
因此，該電感符合移動通信設(shè)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。
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。下一次，我們準(zhǔn)備向大家說明電源電感器的構(gòu)造以及理想的用途等內(nèi)容。
功率電感器
由于電感器有著各種各樣的用途，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(shè)備中。
村田公司推出了繞線型電感和疊層型兩種構(gòu)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。
◆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(yīng)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。
<村田公司的對象產(chǎn)品>
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）
◆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(dǎo)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(guān)頻率的不斷提升，主要應(yīng)用于手機產(chǎn)品的電壓變換專用單晶片電感器的需求預(yù)計將會進一步加大。
<村田公司的對象產(chǎn)品>
LQM-P系列（變換電壓用）
LQM-F系列（扼流圈用）
如上所述，電源電路專用電感器按照其特征被應(yīng)用于各種不同的市場及領(lǐng)域。下一次，我們將為大家介紹有關(guān)不同構(gòu)造的電感器在其用途及特性方面的差異。
電感器的構(gòu)造
第2,3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(gòu)造的特性差異及其用途。
村田電感器構(gòu)造主要分為繞線型、疊層型、薄膜型。本章將介紹村田各高頻電感器構(gòu)造的各種特性差異及其構(gòu)造的使用方法。
圖示本公司的高頻線圈和1005尺寸的各種結(jié)構(gòu) (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)
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(gòu)造高頻線圈的主要用途。
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。
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(yīng)。目前，為順應(yīng)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)超小型化的0402尺寸的產(chǎn)品。可用于需要小型化，偏差小及小L值分布響應(yīng)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。
疊層型構(gòu)造雖有3種結(jié)構(gòu)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(gòu)造各具特色，根據(jù)其特色其使用方法也各不相同。下講中，我們將介紹電感器的實際貼裝。
電感器的封裝技術(shù)
雖然都被稱作"電感"，但村田的電感產(chǎn)品構(gòu)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(shè)備的小型化需求越來越強，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(shù)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。
（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(shè)計成只在元件底面形成電極的結(jié)構(gòu)。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θ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(yīng)根據(jù)電極面積適當(dāng)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(dāng)?shù)暮副P圖案和焊錫印刷圖案。
（*1）θ偏差：如圖3所示，元件對焊盤出現(xiàn)一定角度偏差的情況
(2）高頻用薄膜型電感器（LQP02,LQP03）的封裝
隨著設(shè)備小型化的發(fā)展，為超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)境的微小變化可能導(dǎo)致封裝不良。
例如，元件單側(cè)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。
①使用貼裝機將元件安裝到電路板上時出現(xiàn)偏差
②對元件的左右焊盤提供的焊錫量不同
③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）
④保護膜印刷偏差或電路板設(shè)計時左右焊盤的大小不同
⑤電路板設(shè)計時的焊盤尺寸過大
請務(wù)必注意避免在上述環(huán)境下進行封裝。
（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)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(shè)備生產(chǎn)線也已相當(dāng)完備。
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(jié)了W4P1的優(yōu)勢。今后將積極推進LQP02的W4P1塑料編帶方式。
（*2）
?W4P1：編帶寬度（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）
本期介紹了電感器的封裝技術(shù)，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(shù)支持等封裝相關(guān)的解決方案。
功率電感器的額定電流為什么有兩種？
近年來，在世界規(guī)模的節(jié)能化潮流中，對電子設(shè)備的低功耗要求也在不斷增加，
電源設(shè)計技術(shù)變得日益重要。
在實際的電源設(shè)計中，電感器的選擇尤為關(guān)鍵。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，電感器是僅
次于IC的核心元件。通過選擇恰當(dāng)?shù)碾姼衅鳎軌颢@得較高的轉(zhuǎn)換效率。在選擇
電感器時所使用的主要參數(shù)有電感值、額定電流、交流電阻、直流電阻等，在這些
參數(shù)中還包括功率電感器特有的概念。例如，功率電感器的額定電流有兩種，它們
之間的差異是什么呢？為了回答這樣的疑問，我們在這里對功率電感器的額定電
流進行說明。
■存在兩種額定電流的原因
功率電感器的額定電流有"基于自我溫度上升的額定電流"和"基于電感值的變化
率的額定電流"兩種決定方法，分別具有重要的意義。"基于自我溫度上升的額定電
流"是以元件的發(fā)熱量為指標(biāo)的額定電流規(guī)定，超出該范圍使用時可能會導(dǎo)致元件
破損及組件故障。
與此同時，"基于電感值的變化率的額定電流"是以電感值的下降程度為指標(biāo)的額
定電流規(guī)定，超出該范圍使用時可能會由于紋波電流的增加而導(dǎo)致IC控制不穩(wěn)定。
此外，根據(jù)電感器的磁路構(gòu)造的不同，磁飽和的傾向（即電感值的下降傾向）有所不
同。圖1是表示不同磁路構(gòu)造所導(dǎo)致的電感值的變化的示意圖。對于開磁路類型，
隨著直流電流的增加，到規(guī)定電流值為止呈現(xiàn)比較平坦的電感值，但以規(guī)定電流值
為境界電感值急劇下降。相反，閉磁路類型隨著直流電流的增加，透磁率的數(shù)值逐漸減少，因此電感值緩慢下降。
為什么電感器上會有方向性標(biāo)記？
電感中往往附有可辨別方向性的印記（標(biāo)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(biāo)記。若電感的構(gòu)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(yīng)有的特性，產(chǎn)品上往往標(biāo)有標(biāo)記，以表明其方向性。
圖1是封裝方向不同將導(dǎo)致電感值發(fā)生變化的實例。
＜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(yīng)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。
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。
