新型 电子元件之--叠层片式电感器

叠层片式电感器

又称多层片式陶瓷电感器，简称片感。

片感是最新型的电感器，与片容、片阻并称为表面贴装技术（SMT）三大无源片式元件。

英文MLCI—Muti-LayerCeramics chip Indutor

发展大事记

1980S’ 日本美国为适应SMT需要，开始了片式电感器的研究开发。

1984年 TDK率先以1210为先导产品，实现了叠层片式电感器产业化。太阳诱电、村田同时实现片式感器的产业化。

1994年 中国的深圳南玻和南京898厂分别引入日本美国绕线型和叠层型电感生产线

1996年 肇庆风华高科建立片感用磁材与片感元件生产线

2000年 深圳顺络电子成立，目前是中国大陆最大一家专业从事片式电感生产的企业。

目前电感器的叠层片式化率超过85%，日本、韩国及台湾地区是片感主产区，占市场份额超过70%。

叠层片式电感器结构

陶瓷介质体主要分为普通陶瓷和铁氧体两大类。其中铁氧体是Fe2O3、NiO、ZnO、CuO等多种氧化物构成陶瓷材料。经烧结的铁氧体硬度高，磁导率高，电阻率高。

铁氧体中氧化物比例不同，可获得磁导率不同，使用磁导率不同的铁氧体制成形状尺寸不同、工作频段不同的电感器，用在不同频段并保持较低的能量损耗。

应用于抑制电磁干扰时，铁氧体的工作原理是通过阻抗吸收发热的形式将不需要频率的能量散发掉。

制造工艺

叠层片式电感器（MLCI）制造工艺与多层片式陶瓷电容器（MLCC）相似，把陶瓷（铁氧体）膜片与银导电浆料一层层交替叠印，经约900℃温度共烧，内部形成螺旋式导电线圈，线圈包围陶瓷体部份形成磁芯，外部瓷体使磁路闭合。

MLCI 典型工艺流程

核心技术：

陶瓷（铁氧体）、银内电极、银端电极匹配选型；陶瓷（铁氧体）介质与银电极叠印、低温共烧。采用全银内电极,烧成温度一般在850~910℃。

电感器的分类

其中高频电感又可细分为:常规型、高Q型和超高频型等；铁氧体电感可细分为常规型、大额定电流（Ir）型和低直流电阻（DCR）型等。

三类片感特点对比

分类 项目	高频电感	铁氧体电感	磁珠
介质 材料	低介常数普通陶瓷 B2O3-SiO2-Al2O3-（ZnO\BaO等）	软磁铁氧体 如:Mn-Zn系 Ni-Zn-Cu系	Mg-Ni系铁氧体
主要性 能参数	电感量Ls 品质因子Q 自谐振频率SRF 直流电阻DCR 额定电流Irms	电感量Ls 品质因子Q 自谐振频率SRF 直流电阻DCR 额定电流Isat	阻抗 Z 直流电阻DCR 额定电流Irms
主要 特点	电感量低 自谐振频率高	电感量高	阻抗随频率变化，对高频噪声产生大阻抗。
测量 频率	100MHz或500MHz	据不同电感量，测量频率为50、10MHz等	100MHz
Q值	低频Q值小，约10;随频率升高，Q值增大	低频Q值较大，约40左右，随频率增大而变小	非主要指标
直流 电阻	较大	较小	较大
额定 电流	以温升定义电流	以电感量变化率定义	以温升定义电流
应用 范围	高频300MHz~3GHz更高，如移动通讯设备	一般用于100MHz以下低频	抑制高频噪声

常用尺寸规格

同片容或片阻一样,叠层式贴片电感的尺寸规格可用EIA英制或国际单位制进行标识，叠层式贴片电感用国际单位制表示的较多。

片感常用尺寸规格表

国际 单位制	EIA 英制	长L (mm)	宽W (mm)	厚度T (mm)
0603	0201	0.6	0.3	0.4
1005	0402	1.0	0.5	0.5
1608	0603	1.6	0.8	0.8
2012	0805	2.0	1.2	≤1.2
2016	0806	2.0	1.6	≤1.2
2520	1008	2.5	2.0	≤1.2

主要性能参数

电感量Ls

是指电感器的标称感值，由于磁导率和分布电容的存在，感量会随频率的变化而变化，下图所示。

片感 的电感量Ls-F曲线

直流电阻DCR

是指片感金属电极决定的直流电阻。

自谐频率SRF

是指由于电感及电感本身分布电容的相互作用，使电感在某频率下达到谐振，该谐振频率就是电感的自谐频率，功率电感要求使用在自谐频率以下。

额定电流Ir

额定电流表征了可持续通过磁珠或电感的直流电流的强度。

针对高频电感、磁珠和铁氧体电感的应用技术特性不同，额定电流Ir分为温升额定电流Irms和感降额定电流Isat两种。

感降额定电流Isat是指在连续通直流下，片感电感量会下降，一般按下降30%的电流值来标称。对于铁氧体电感，直流电流是以初始电感随外加电流的变化来定义。

温升额定电流Irms是指在连续直流下，电感表面温度会上升,常按照上升40℃的电流值来标称。

对于磁珠和陶瓷电感，额定直流按外加电流引起最大表面温升来定义。额定电流取决于直流电阻 , 减小直流电阻或者增大产品尺寸可提高额定电流。

高频电感器典型规格及其性能规律

尺寸	Ls nH	Fsr MHz	DCR Ω	Ir mA
0402	1.0	10000	0.10	400
	4.7	4000	0.20	300
	10	3200	0.40	300
	47	1000	1.10	200
	100	700	2.60	150
	360	300	7.5	50
0603	1.0	10000	0.05	500
	4.7	6000	0.20	500
	10	3500	0.40	300
	47	1200	0.70	300
	100	700	1.20	300
	680	250	4.5	100

高频片感电感量为几nH~几百nH，常用精度： S ±0.3nH J ±5% K ±10%。

铁氧体电感器典型规格及其性能规律

尺寸	Ls uH	Fsr MHz	DCR Ω	Isat mA	Irms mA
0603	0.22	200	100	1600	1250
	0.47	180	150	1200	1100
	1.0	125	200	800	1000
	2.2	80	300	300	850
0805	0.47	100	80	1200	1500
	1.0	60	110	1150	1300
	2.2	40	200	600	900
	4.7	30	250	280	800

铁氧体电感量是微亨级别的，常用精度：K ±10% M ±20% N: ±30％。

电感器尤其对高频电感器而主言，品质因子Q值是很重要的参数，Q值与测试频率相关：

高频片感 Q-F曲线图

命名规则

叠层片式电感器命名规则，一般包含产品类别、尺寸、材料类别、标称电感量、电感量精度和包装等信息.例如：

CK |	1608 |	L |	4R7 |	K |	T |	F |
系列名称	产品尺寸	材料代码	标称电感量	电感量公差	包装形式编带盘装	无铅产品

系列名称：各生产厂家品牌都会针对使用频率高低、功率大小、Q值大小和电感量大小等方面以类型系列进行区分。

产品尺寸：一般用国际单位制表示长宽尺寸，1608=长1.6mm*宽0.8mm有的品牌命名会加上厚度代号。

材料代码：不同厂家使用的材料不一样。不同用途或应用频率要求的片感，会使用不同磁导率（μ=1~800)的材料去设计制造。

标称电感量：如 R47=0.47 uH 4R7=4.7uH 47N=47nH

电感量公差：常用S ±0.3nH J ±5% K ±10% M ±20% N: ±30％

包装形式： T为编带，B为散装

环保标识：如F表示无铅产品

叠层片式电感器主要制造商及产品标识代号

制造商	型号规格系列代号
	高频系列			铁氧体系列
	常规	高Q	超高频	常规	大Ir	低DCR
TDK	MLG	MHG	MLK	MLF	MLZ	MLP
村田	LQG			LQM
太阳诱电	HK	HKQ	HQ	LK	CK	CKS
三星	CIH			CIG
Walsin	WLCM			WLFM
奇力新	CLH	CHQ		CL
顺络	SDCL	HQ	SDHL	MPH	MPM	MCL
麦捷	MGCI			MGFI	MGFL
风华高科	VHF			CMP

关于磁珠

首先要明确，磁珠是叠层片式电感器的一类。

选用特殊类型铁氧体材料，设计制造的磁珠主要是一种能量消耗器件,在EMC对策中多用于抑制 EMIl辐射。

磁珠直流电阻低，高频电阻高，用阻抗值来标称它对某频率点产生电阻的大小，单位欧姆。

磁珠的阻抗是指在电流下所有阻抗的总和，包括交流与直流部分。阻抗的直流部分仅仅是绕线的直流电阻，交流部分包括电感电抗和交流损耗。

理想电感对频率信号电抗公式：

Z = XL = 2πfL

L：电感量（亨利 ）

f ：频率 （ 赫兹）

公式表明电感量越大或频率越高则阻抗越大。交流损耗包括磁滞损耗、涡流损耗和介电损耗等。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。

简单而言，磁珠是用来吸收超高频干扰信号，象一些RF电路，振荡电路都需要输入端加入磁珠。