高頻通信產(chǎn)品用非繞線片式電感器技術(shù)

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1、高頻通信產(chǎn)品用非繞線片式電感器技術(shù)　　1前言　　手機(jī)等高頻通信產(chǎn)品用的各種非繞線片式電感器自投放市場(chǎng)以來已有十幾年的光景，這期間，曾報(bào)道過采用印刷疊層、激光切削和薄膜等各種工藝方法所制成的片式電感產(chǎn)品?！　〔捎梅抢@線式的片式電感器有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是在高精度下可以制作出小的電感值，適合制作1005、0603等小型化的產(chǎn)品，還存在著Q值特性低一半的不足。　　其Q值特性被稱作電感器的品質(zhì)因數(shù)，表示線圈損耗，損耗越小電感器的Q值越高。電路設(shè)計(jì)人員一直期望能夠開發(fā)出Q值高、體積小和精度高的片式電感器。　　日本松下電子部

2、品公司采用獨(dú)特的激光切削工藝，開發(fā)出比過去制品Q值高20%~80%（at800[MHz]）的較新產(chǎn)品。下面簡(jiǎn)要介紹該產(chǎn)品的技術(shù)特性。　　2采用激光切削方式的非繞線片式電感器結(jié)構(gòu)與工藝　　過去采用激光切削方式的非繞線片式電感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示于圖1，其制造工藝概略圖示于圖2。　　以高頻損耗小的氧化鋁為主原料的整個(gè)基體上實(shí)施鍍銅導(dǎo)體，正如圖3所示，按螺旋狀切削基體中間部的導(dǎo)體，形成一層線圈，用高耐熱性樹脂保護(hù)線圈，在基體兩端的導(dǎo)體上形成電極。該產(chǎn)品有以下特點(diǎn)：　?、俳Y(jié)構(gòu)、工藝簡(jiǎn)單；　　②通過控制激光切削布線，可以制成各種

3、電感器；　?、壑瞥善飞舷伦笥覍?duì)稱，用戶在貼裝時(shí)，不必考慮方向性；　?、芫€圈部分寄生容量小，高頻電特性良好；　?、菀蚓€圈部導(dǎo)體與電極端子間沒有連接點(diǎn)，故可*性高?！　?高Q化技術(shù)　　實(shí)現(xiàn)高Q化，關(guān)鍵在于是否降低了電感器的高頻損耗。一般情況下，具有代表性的損耗有以下幾種：　　①導(dǎo)體部電阻成分；　?、跍u電流損耗；　?、奂w效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等因素的高頻損耗。　　另外，還發(fā)現(xiàn)以往采用激光切削方式的電感器，線圈和端子之間也存在導(dǎo)體，可形成與主線圈耦合的短路環(huán)，這也是應(yīng)考慮產(chǎn)生損耗的原因。　　采用過去電感器結(jié)構(gòu)通上電流時(shí)產(chǎn)生的磁

4、通狀態(tài)表示于圖4a。線圈部周圍產(chǎn)生磁通，該磁通是由線圈端橫切削至兩端的電極端子的導(dǎo)體部分部所形成的，估計(jì)會(huì)在導(dǎo)體部產(chǎn)生渦流損耗?！　∪缟纤觯咏€圈端的橫向?qū)w與磁通互相垂直，而且導(dǎo)體存在于周圍，估計(jì)作為短路環(huán)，容易產(chǎn)生偶合現(xiàn)象?！　〉侥壳盀橹梗俗⒛康挠袃牲c(diǎn)，首先是實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的激光切削布線，其次是去除線圈附近的不需要導(dǎo)體，開發(fā)出了高Q新系列產(chǎn)品，并使其商品化。本文介紹的高Q系列產(chǎn)品所產(chǎn)生的磁通狀態(tài)模式圖示于圖4b?！　∪コ咏€圈部的導(dǎo)體，可起到消除短路環(huán)和降低渦流損耗的效果。制造工藝與過去的產(chǎn)品大致相同，

5、只是變更了激光布線?！　”疚慕榻B的高Q系列1608和1005兩種尺寸的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商品化，其基本規(guī)格示于表1?！　×硗?，過去產(chǎn)品和高Q產(chǎn)品Q值比較的曲線圖示于圖(5a~c)?！　D5的（a、b）作為代表例，示出了在10nH下的頻率——Q特性的比較，圖5c是在800MHz下幾種電感值的Q特性比較?！　?005尺寸的產(chǎn)品與過去的產(chǎn)品比較，Q值約提高了20%—30%，1608尺寸的產(chǎn)品約提高了20—80%（at800MHZ）,電感量的覆蓋范圍雖然比過去的較大L值低，但以手機(jī)為代表的高頻產(chǎn)品RF電路中用的1005尺寸電感器

6、的L值達(dá)到39nH，1608尺寸的產(chǎn)品為68nH，其電感值幾乎都能覆蓋?！　∑浞抢@線式的高Q系列電感器的Q值與繞線式的電感器比較，1608尺寸的產(chǎn)品在10nH以內(nèi)的電感值下，獲得的Q值幾乎同等，除此之外的產(chǎn)品，繞線式的與非繞線式的電感器幾乎都處于中間值?！　?高Q電感器的應(yīng)用實(shí)例　　假如我們觀察一下手機(jī)的RF電路，就可看出要求提高Q特性的有以下部分：　　①ANT外圍電路的匹配線圈；　　②SAW濾波器前后的匹配線圈；　?、踁CO振蕩線圈?！　“殡S著采用多模化等通信產(chǎn)品的高功能化，迫切要求這些產(chǎn)品的電路中用的電感器高

7、性能化，確切的說就是增加高Q電感器的采用個(gè)數(shù)?！　≡贏NT外圍電路和SAW濾波器的匹配方面，采用高Q化的電感器可提高接受靈敏度和降低發(fā)送時(shí)的損耗。另外，VCO振蕩線圈的高Q化，可穩(wěn)定振蕩信號(hào)和提高C/N比，這都與提高無線通信的品質(zhì)有關(guān)。進(jìn)入高速數(shù)字通信時(shí)代，采用不同聲音的高密度數(shù)據(jù)十分重要，這是今后應(yīng)充分考慮的問題。高Q電感器的使用例示于圖6?！　?結(jié)束語　　上面，介紹了用于高頻通信產(chǎn)品中的非繞線式高Q電感器的結(jié)構(gòu)、制造方法、電性能和手機(jī)等通信產(chǎn)品的使用實(shí)例。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在利用高頻信號(hào)的各類通信

8、產(chǎn)品中，該產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率將會(huì)不斷擴(kuò)大。預(yù)計(jì)今后對(duì)電子元器件的小型，高性能多功能化的要求還會(huì)更加強(qiáng)烈，這將進(jìn)一步促進(jìn)新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。