محث الرقاقة هو مكون إلكتروني شائع يستخدم في الدوائر لوظائف مثل الترشيح والتنظيم والاقتران. وهو مصنوع عادة من ملف لولبي ملف لولبي ملفوف حول رقاقة من مادة عازلة. يمكن أن يكون هذا الملف اللولبي أسطوانيًا أو مربعًا أو غير ذلك من الأشكال، اعتمادًا على احتياجات التصميم المحددة.
ما هو محث الرقاقة 0.1 نانومتر في الساعة？
محث الرقاقة (محث SMD) هو مكون سلبي مثبت على السطح يخزن الطاقة الكهرومغناطيسية ويوفر الترشيح عبر هيكل ملفوف. ومن بين هذه المحاثات 0.1 نانو هرت (0.1 نانو هرت) يمثل المحرِّض قيمة محاثة منخفضة للغاية، وهو مصمم للدوائر فائقة التردد (UHF) حيث يكون الحد الأدنى من الحث أمرًا بالغ الأهمية.
1.الخصائص الرئيسية لمحثات الرقاقة 0.1nH
- محاثة منخفضة للغاية0.1nH (1×10¹¹⁰ H) هي قيمة محاثة صغيرة، وعادةً ما يتم تحقيقها باستخدام آثار قصيرة جدًا أو ملفات دقيقة جدًا، حيث تصبح التأثيرات الطفيلية (مثل السعة الموزعة) كبيرة.
- التطبيقات عالية التردد: تستخدم في المقام الأول في الموجات الملليمترية (mmWave)، واتصالات الجيل الخامس، والواجهات الأمامية للترددات اللاسلكية (مثل مطابقة الهوائي)، والدوائر الرقمية عالية السرعة (مثل تحسين سلامة إشارة PCI/USB).
- هيكلية مبسطة: يمكن تنفيذ بعض المحاثات التي تبلغ 0.1nH على النحو التالي آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور (خطوط ميكروستريب) أو حزم SMD فائقة الصغر (مثل ， 0201/01005).
2- أساسيات محاثات الرقاقة العامة
- الباقات القياسية: 0402، 0603، 0805، إلخ ， على الرغم من أن المتغيرات 0.1nH قد تتطلب تصميمات أصغر.
- الوظائف الأساسية: الترشيح (إخماد التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي)، وتخزين الطاقة (محولات التيار المستمر-الترددات الراديوية)، ومطابقة المعاوقة (دوائر الترددات اللاسلكية).
- المعلمات الحرجة: ما وراء الحث، ضع في اعتبارك تردد الرنين الذاتي (SRF)، والتيار المقنن (غالبًا ما يكون في نطاق المللي أمبير)، وعامل Q (فقدان التردد العالي).
3- إرشادات اختيار محاثات 0.1nH
- أداء عالي التردد: التأكد من أن تردد التردد فوق تردد التشغيل (على سبيل المثال > 100 جيجاهرتز لرادار السيارات 77 جيجاهرتز).
- التأثيرات الطفيلية: المحاثات منخفضة القيمة حساسة لـ تخطيط الوسادة وتوجيه التتبع-التحقق من خلال المحاكاة أو الاختبار.
- الحلول البديلة: في بعض الحالات وصلة سلك قصير قد يكون كافياً، ولكن يجب تقييم الاتساق والانجراف الحراري.
4- التطبيقات النموذجية
- وحدات الترددات اللاسلكية: ضبط المعاوقة الدقيقة عند مخرجات مضخم الطاقة (PA).
- دوائر رقمية عالية السرعة: تخفيف الانعكاسات في إشارات النطاق الترددي GHz (تعويض العقب).
- أنظمة الموجات الدقيقة: شبكات المطابقة لـ انتقالات الدليل الموجي إلى الرقاقة.
5- مقارنة مع المحاثات التقليدية
| المعلمة | محث الرقاقة 0.1nH | محث الرقاقة القياسي (على سبيل المثال ， 1 µH) |
|---|
| نطاق التردد | 10 جيجا هرتز | 1 جيجا هرتز |
| الاستخدام الأساسي | سلامة الإشارة | تصفية الطاقة |
| الهيكل | ربما بدون قلب | قلب من الفريت/السيراميك |
البنية الأساسية وأنواع محاثات الرقاقات وأنواعها
1.المكونات الهيكلية الأساسية
تتكون محاثات الرقاقة المثبتة على السطح بشكل أساسي من ثلاثة عناصر رئيسية:
- الموادأسلاك نحاسية عالية النقاء أو موصلات من سبائك النحاس (على سبيل المثال ـ الفضة ـ البلاديوم)، مع بعض المتغيرات عالية التردد باستخدام طلاء الذهب.
- العملية: اللف الدقيق أو الطباعة الليثوغرافية الضوئية (لأنواع الأغشية الرقيقة)، مما يؤثر على مقاومة التيار المستمر (DCR) واستجابة التردد.
- المواد الشائعةالفريت (منخفض التردد، وعالي الحث)، أو فريت النيكل والزنك (عالي التردد، ومنخفض الخسارة)، أو السبائك غير المتبلورة (تطبيقات عالية التيار).
- الوظيفة: يعزز النفاذية لزيادة الحث ولكنه قد يؤدي إلى مشاكل في التشبع (تحقق من التيار المقنن).
- الحماية: يوفر الغلاف المصنوع من السيراميك أو الراتنج ثباتًا ميكانيكيًا ومقاومة بيئية (الحماية من الرطوبة/الأكسدة).
- المحطات الطرفية: تضمن الأقطاب الكهربائية المطلية بالقصدير أو الفضة موثوقية اللحام.
2. مقارنة الأنواع والخصائص الرئيسية
بناءً على طرق البناء، يتم تصنيف محاثات الرقائق إلى أربعة أنواع:
| النوع | سلك ملفوف | متعدد الطبقات | الأغشية الرقيقة | مضفر |
|---|
| الهيكل | سلك نحاسي على القلب | طبقات مغناطيسية مغلفة | آثار الطباعة الحجرية الضوئية | ألياف معدنية متشابكة |
| الحث | عريض (ن هـ-م-هـ-ح) | صغير (nH-μH) | منخفضة للغاية (0.1nH-100nH) | متوسط-عالي (μH-نطاق) |
| التسامح | ±2%-±5% | ±5%-±10% | ± 0.1nH (عالية الدقة) | ±10%-±20% |
| عامل Q | مرتفع (50-100) | متوسط (20-50) | عالية جداً (>100، ترددات الراديو عالية جداً) | منخفضة (<20، تصنيف الطاقة) |
| المزايا | دقة عالية، خسارة منخفضة | مسار مغناطيسي مدمج ومغلق | الترددات العالية جداً، المصغرة | تيار عالي، مضاد للتشبع |
| القيود | قيود الحجم | نطاق الحث الضيق | الحد الأدنى من الحث | كبيرة الحجم وضعيفة الأداء عالي التردد. |
| التطبيقات | ترشيح الطاقة، الترددات المنخفضة الرنين. | الهواتف الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء | 5G/موجات مم، الدوائر المتكاملة للترددات اللاسلكية | تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر - تيار متردد عالي التيار |
مبدأ العمل والوظائف الرئيسية لمحاثات الرقاقة 0.1nH
1.مبدأ العمل (بناءً على قانون الحث الكهرومغناطيسي لفاراداي&8217;، قانون الحث الكهرومغناطيسي)
- تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية
- عندما يتدفق التيار خلال ملف الحث، فإنه يولِّد تيارًا مجال مغناطيسي دائريحيث تتناسب شدة المجال مع شدة التيار (قانون أمبير&8217؛ قانون أمبير&8217 الدائري).
- عندما يتغير التيار (على سبيل المثال الإشارات عالية التردد)، يستحث المجال المغناطيسي المتغير التردد الكهرومغناطيسي الخلفي (قانون لينز&8217;Lenz&8217;، مقاومة التقلبات المفاجئة للتيار.
- يحجب التيار المتردد، ويمرر التيار المستمر: مقاومة تقترب من الصفر للتيار المستمر (0 هرتز)، بينما تزداد مقاومة التيار المتردد مع التردد (XL = 2πfL).
- السمات الفريدة للمحثات 0.1nH:
- يؤدي الحث المنخفض للغاية إلى الحد الأدنى من الممانعة (على سبيل المثال 0.63Ω فقط عند 1 جيجاهرتز)، مما يجعلها مثالية لـ مسارات الإشارة فائقة الترددات العالية جداً (على سبيل المثال ， نطاقات الموجات مم).
- قد تتسبب السعة الطفيلية (عادةً 0.1-0.5pF) في حدوث تردد الرنين الذاتي (SRF).
2.أربع وظائف أساسية لمحاثات الرقاقة 0.1nH
| الوظيفة | الآلية | التطبيقات النموذجية |
|---|
| عالية التردد. التصفية | تشكل مرشحات LC مع مكثفات لامتصاص الضوضاء (مثل تموج الطاقة وتداخل الترددات اللاسلكية). | فصل السلطة PA للمحطة الأساسية 5G، ودوائر طاقة وحدة المعالجة المركزية |
| تخزين الطاقة العازلة | تخزين الطاقة مؤقتًا في دوائر التحويل (مثل محولات التيار المستمر-التناوب المستمر) لتقليل تقلبات الجهد من طفرات التيار. | عقد الترددات العالية لمحول الترددات العالية/محول الترددات العالية |
| مطابقة المعاوقة | يضبط مقاومة مسار التردد اللاسلكي (على سبيل المثال ， واجهات الهوائي) لتقليل انعكاس الإشارة وتحسين كفاءة الإرسال. | الواجهات الأمامية لرادار الموجة mmWave RF، تصميم هوائي Wi-Fi 6E |
| كبت التداخل الكهرومغناطيسي | يلغي الضوضاء المشعة عالية التردد عن طريق إلغاء التدفق المغناطيسي، مما يقلل من التسرب الكهرومغناطيسي مع التدريع. | واجهات SerDes عالية السرعة، ووحدات اتصالات الأقمار الصناعية |
3. المزايا الفريدة لمحثات 0.1nH
- ملاءمة الترددات العالية جدًا
- تعمل حتى 30 جيجا هرتز+ (على سبيل المثال ， اتصالات الأقمار الصناعية على نطاق Ka)، حيث تفشل المحاثات السلكية التقليدية ذات الجرح السلكي بسبب التأثيرات الطفيلية.
- تتيح الحزمة 01005 (0.4 × 0.2 مم) إمكانية تضمين ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة، وهي مثالية لـ SiP (نظام في حزمة) التصاميم.
- بالمقارنة مع الأجزاء ذات الحث الأعلى، فهي تقدم خسارة أقل في نطاقات الموجات المم مم (0.1 ديسيبل عند 60 جيجاهرتز).
دليل لحام محث SMD الاحترافي
I.إعداد ما قبل اللحام
- الأدوات والمستلزمات؛ قائمة مراجعة المواد
- الأدوات الأساسية:محطة لحام يمكن التحكم في درجة حرارتها (يوصى باستخدام 280-320 درجة مئوية)، سلك لحام خالٍ من الرصاص (قطر 0.3-0.5 مم)، ملاقط دقيقة آمنة من التفريغ الكهرومغناطيسي (ESD)، مسدس هواء ساخن قابل للتعديل
- معدات مساعدة:مجهر لحام (تكبير 10-20x)، مجهر لحام (تكبير 10-20x)، تدفق غير نظيف، ضفيرة إزالة اللحام
- السلامة: حزام المعصم ESD، نظام شفط الدخان
- المعالجة المسبقة لثنائي الفينيل متعدد الكلور
- تنظيف الوسادات باستخدام مناديل كحولية لإزالة الأكسدة
- تحقق من تطابق أبعاد الوسادة مع أطراف المحث (يوصى بتمديد 0.2 مم)
- تأكد من علامات القطبية (مهم لمحاثات الطاقة)
II.إجراءات اللحام القياسية (اللحام اليدوي)
| الخطوة | العمليات الرئيسية | المعلمات الفنية |
|---|
| 1. التنسيب | استخدم قلم تفريغ الهواء أو ملاقط تفريغ الهواء لمحاذاة دقيقة | تفاوت الموضع ≤0.1 مم |
| 2. التسخين المسبق | قم بتسخين ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى 80-100 ℃ باستخدام مسدس الهواء الساخن (مسافة 5 سم) | مستوى تدفق الهواء 2-3، 200 ℃ |
| 3. التثبيت المؤقت | قم بلحام أحد طرفي الزاوية أولاً | لحام الحديد عند 300 ± 10 ℃ |
| 4. لحام كامل | قم بتطبيق تقنية اللحام بالسحب على الأطراف المتبقية | وقت التلامس <3 ثوانٍ لكل مفصل |
| 5. التفتيش | فحص مورفولوجيا المفاصل تحت المجهر | الشريحة المقعرة الملساء المطلوبة |
ثالثاً.الاعتبارات الحرجة
- محاثات فيريت الأساسية:300 ℃ كحد أقصى
- محاثات الأغشية الرقيقة:استخدم لحام بدرجة حرارة منخفضة (درجة انصهار 138 ℃)
- الحد الأقصى للتدفئة المستمرة: 5 ثوانٍ
- محاثات عالية التيار:معجون لحام إضافي على اللوحة السفلية
- محاثات الترددات اللاسلكية:تجنب اللحام المحتوي على الفضة (يؤثر على عامل Q)
- المحاثات الدقيقة (01005): عملية إعادة التدفق الموصى بها
- تجسير:الإزالة بضفيرة إزالة اللحام
- وصلات باردة:إعادة التدفق مع إضافة التدفق
- إزاحة المكونات: استخدام صرف المادة اللاصقة
رابعًا.التحقق بعد اللحام
- قياس مقياس LCR (انحراف <±5%)
- التحقق من الامتثال لـ DCR
- اختبار السحب بالدفع (2.5 كجم قدم قياسي)
- الفحص بالأشعة السينية للتحقق من السلامة الداخلية
- التدوير الحراري (-40 ℃ ~ 125 ℃)
- اختبار الاهتزاز (10 - 500 هرتز)
V. تحسين العملية
- تحسين ملف تعريف إعادة التدفق الموصى به
- درجة الحرارة القصوى حسب الحجم:
- 0603: 235-245℃
- 0402: 230-240℃
- استخدام تركيبات التدفئة المخصصة
- التحكم الصارم في مدة إعادة التسخين
محاثات SMD للمجال
1- دائرة إمداد الطاقة: مثل مصدر طاقة التحويل ومحول DC-DC.
2- معدات الاتصالات: مثل الهواتف المحمولة ووحدات الاتصالات اللاسلكية
3- دوائر الترددات العالية: مثل دوائر الترددات اللاسلكية (RF) والرادار.
4- الإلكترونيات الاستهلاكية: مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحي.