Siruinduktori on yleinen elektroniikkakomponentti, jota käytetään piireissä esimerkiksi suodatukseen, säätöön ja kytkentään.Se on tavallisesti valmistettu solenoidikäämistä, joka on kierretty eristysmateriaalista valmistetun sirun ympärille. Tämä solenoidi voi olla sylinterin muotoinen, neliön muotoinen tai muun muotoinen, riippuen erityisistä suunnittelutarpeista.
Mikä on 0,1nh siruinduktori?？
Siruinduktori (SMD-induktori) on pinta-asennettava passiivinen komponentti, joka varastoi sähkömagneettista energiaa ja suodattaa sitä käämirakenteen avulla. Näistä 0,1nH (0,1 nanohenry) induktori edustaa erittäin pientä induktanssiarvoa, ja se on suunniteltu ultrakorkeataajuuspiireihin (UHF), joissa minimaalinen induktanssi on kriittinen.
1.0,1nH siruinduktoreiden tärkeimmät ominaisuudet
- Erittäin alhainen induktanssi: 0,1nH (1×10¹⁰ H) on pieni induktanssin arvo, joka saavutetaan tyypillisesti hyvin lyhyillä jäljillä tai mikrokeloilla, joissa loisvaikutukset (esim. hajautettu kapasitanssi) tulevat merkittäviksi.
- Korkeataajuiset sovelluksetN/OFF)Käytetään ensisijaisesti millimetriaalto (mmWave), 5G-viestintä, RF-etupäät (esim. antennien sovitus) ja nopeat digitaalipiirit (esim. PCIe/USB-signaalin eheyden optimointi).
- Yksinkertaistettu rakenne: Joitakin 0,1nH:n induktoreja voidaan käyttää seuraavasti PCB-jäljet (mikroliuskajohdot) tai erittäin kompakteihin SMD-paketteihin (esim. 0201/01005).
2.Yleisten siruinduktoreiden perusteet
- Vakiopaketit: Vaikka 0,1 nH:n variantit saattavat vaatia vielä pienempiä malleja.
- Keskeiset toiminnot: Suodatus (sähkömagneettisen häiriön poisto), energian puskurointi (DC-DC-muuntimet) ja impedanssin sovitus (RF-piirit).
- Kriittiset parametrit: Induktanssin lisäksi on otettava huomioon itseresonanssitaajuus (SRF), nimellisvirta (usein mA-alueella) ja Q-kerroin (korkeataajuushäviö).
3.0,1nH induktoreiden valintaohjeet
- Korkean taajuuden suorituskyky: Varmista, että SRF on selvästi käyttötaajuuden yläpuolella (esim. >100 GHz 77 GHz:n ajoneuvotutkassa).
- Loisvaikutukset: Matala-arvoiset induktorit ovat herkkiä tyynyjen asettelu ja jäljen reititys-tarkistaa simuloinnin tai testauksen avulla.
- Vaihtoehtoiset ratkaisut: Joissakin tapauksissa lyhyt hyppyjohdin voi riittää, mutta johdonmukaisuus ja lämpösiirtymä on arvioitava.
4.Tyypilliset sovellukset
- RF-moduulit: Impedanssin hienosäätö tehovahvistimen (PA) lähdöt.
- Nopeat digitaaliset piirit: Heijastusten lieventäminen GHz-alueen signaalit (kompensointi).
- Mikroaaltojärjestelmät: Matching-verkot aaltojohtimen ja sirun väliset siirtymät.
5.Comparison with Conventional Inductors (Vertailu perinteisiin induktoreihin)
| Parametri | 0.1nH siruinduktori | Standardi siruinduktori (esim. 1µH) |
|---|
| Taajuusalue | >10 GHz | <1 GHz |
| Ensisijainen käyttö | Signaalin eheys | Tehon suodatus |
| Rakenne | Mahdollisesti ydinvoimaton | Ferriitti/keraaminen ydin |
Siruinduktoreiden perusrakenne ja tyypit
1. Keskeiset rakenneosat
Pinta-asennettavat siruinduktorit koostuvat pääasiassa kolmesta keskeisestä elementistä:
- Materiaali: Erittäin puhdas kuparilanka tai seosjohtimet (esim. hopea-palladium), joissain korkeataajuusvaihtoehdoissa käytetään kullatusta.
- ProsessiTarkkuuskäämitys tai fotolitografia (ohutkalvotyyppien osalta), mikä vaikuttaa tasavirtavastukseen (DCR) ja taajuusvasteeseen.
- Yleiset materiaalit: Ferriitti (matalat taajuudet, suuri induktanssi), nikkeli-sinkkiferriitti (korkeat taajuudet, pieni häviö) tai amorfiset seokset (suurvirtasovellukset).
- ToimintoParantaa permeabiliteettia induktanssin lisäämiseksi, mutta voi aiheuttaa kyllästymisongelmia (tarkista nimellisvirta).
- Suojaus: Keraaminen tai hartsikotelo takaa mekaanisen vakauden ja ympäristönkestävyyden (kosteuden/hapettumisen suojaus).
- Päätelaitteet: Tina- tai hopeoidut elektrodit takaavat juottamisen luotettavuuden.
2.Päätyypit ja ominaisuudet Vertailu
Rakennustapojen perusteella siruinduktorit luokitellaan neljään eri tyyppiin:
| Tyyppi | Wire-Wound | Monikerroksinen | Ohutkalvo | Punottu |
|---|
| Rakenne | Kuparilanka ytimessä | Laminoidut magneettikerrokset | Fotolitografoidut jäljet | Kudotut metallikuidut |
| Induktanssi | Leveä (nH-mH) | Pieni (nH-μH) | Erittäin alhainen (0,1nH-100nH) | Keskikorkea (μH-alue) |
| Suvaitsevaisuus | ±2%-±5% | ±5%-±10% | ±0,1nH (erittäin tarkka) | ±10%-±20% |
| Q-kerroin | Korkea (50-100) | Kohtalainen (20-50) | Erittäin korkea (>100, RF-sovitus) | Alhainen (<20, teholuokitus) |
| Edut | Korkea tarkkuus, pieni hävikki | Kompakti, suljettu magneettinen polku | Erittäin korkeataajuuksinen, miniatyrisoitu | Korkea virta, kyllästymisen esto |
| Rajoitukset | Kokorajoitukset | Kapea induktanssialue | Minimaalinen induktanssi | Runsas, huono korkean taajuuden suorituskyky. |
| Sovellukset | Tehonsuodatus, matalat taajuudet. resonanssi | Älypuhelimet, IoT-laitteet | 5G/mmWave, RF ICs | Suuren virran DC-DC-muunnos |
0,1nH-siruinduktoreiden toimintaperiaate ja tärkeimmät toiminnot
1. Toimintaperiaate (Faradayn sähkömagneettisen induktion lakiin perustuva)
- Sähkömagneettinen energian muuntaminen
- Kun virta kulkee induktorikelan läpi, se tuottaa ympyränmuotoinen magneettikenttä, jolloin kentän voimakkuus on verrannollinen virtaan (Ampèren kiertolaki).
- Kun virta muuttuu (esim. suurtaajuussignaalit), vaihteleva magneettikenttä saa aikaan takaisin EMF (Lenzin laki), joka kestää äkilliset virranvaihtelut.
- Estää AC:n, läpäisee DC:n: Lähes nollaimpedanssi tasavirralla (0 Hz), kun taas vaihtovirtaimpedanssi kasvaa taajuuden myötä (XL=2πfL).
- 0,1nH-induktoreiden ainutlaatuiset ominaisuudet:
- Äärimmäisen alhainen induktanssi johtaa minimaaliseen impedanssiin (esim. vain 0,63Ω 1 GHz:n taajuudella), joten se on ihanteellinen seuraaviin kohteisiin. erittäin korkeataajuiset signaalipolut (esim. mmWave-kaistat).
- Parasiittinen kapasitanssi (tyypillisesti 0,1-0,5pF) voi aiheuttaa itseresonanssia - valinnassa on otettava huomioon SRF (Self-Resonant Frequency).
2.Neljä 0,1nH siruinduktoreiden ydintoimintoa
| Toiminto | Mekanismi | Tyypilliset sovellukset |
|---|
| High-Freq. Suodatus | Muodostaa kondensaattoreiden kanssa LC-suodattimia, jotka vaimentavat kohinaa (esim. virran aaltoilua, RF-häiriöitä). | 5G-tukiaseman PA-erotuskytkentä, prosessorin tehopiirit |
| Energian puskurointi | Varastoi väliaikaisesti energiaa kytkentäpiireihin (esim. DC-DC-muuntimiin) vähentääkseen virtapiikeistä johtuvia jännitevaihteluita. | Buck/Boost-muuntimen suurtaajuussolmut |
| Impedanssin sovitus | Säätää RF-reitin impedanssia (esim. antenniliitännät) signaalin heijastuksen minimoimiseksi ja siirtotehokkuuden parantamiseksi. | mmWave-tutkien RF-rintamalaitteet, Wi-Fi 6E -antennin suunnittelu |
| EMI-vaimennus | Vaimentaa korkeataajuista säteilevää melua magneettivuon kumoamisen avulla ja vähentää sähkömagneettisia vuotoja suojauksen avulla. | Nopeat SerDes-liitännät, satelliittiviestintämoduulit |
3.0,1nH-induktoreiden ainutlaatuiset edut
- Erittäin korkeiden taajuuksien soveltuvuus
- Toimii jopa 30 GHz+ (esim. Ka-kaistan satelliittiviestintä), joissa perinteiset lankakäämityt induktorit eivät toimi loisvaikutusten vuoksi.
- Miniatyrisoitu integrointi
- 01005-pakkaus (0,4 × 0,2 mm) mahdollistaa tiheän piirilevyn upottamisen, joka on ihanteellinen käytettäväksi SiP (System-in-Package) malleja.
- Korkeamman induktanssin omaaviin osiin verrattuna se aiheuttaa vähemmän häviöitä mmWave-kaistoilla (< 0,1dB @ 60GHz).
Ammattimainen SMD-induktorin juotosopas
I. Esijuottamisen valmistelu
- Työkalut & Materiaalien tarkistuslista
- Välttämättömät työkalut: (280-320 ℃ suositellaan), lyijytön juotoslanka (halkaisija 0,3-0,5 mm), ESD-turvalliset tarkkuuspinsetit, säädettävä kuumailmapuhallin.
- Lisälaitteet:Juotosmikroskooppi (10-20x suurennos), ei-puhdistuva juoksute, juotospunos.
- Turvallisuus:ESD-rannehihna, huurunpoistojärjestelmä.
- Puhdista tyynyt alkoholipyyhkeillä hapettumisen poistamiseksi.
- Tarkista, että padin mitat vastaavat induktorin liittimiä (0,2 mm:n pidennys suositellaan).
- Vahvista napaisuusmerkinnät (kriittinen tehoinduktoreiden osalta)
II.Standardi juotosmenetelmä (käsijuottaminen)
| Vaihe | Tärkeimmät toiminnot | Tekniset parametrit |
|---|
| 1. Sijoitus | Käytä tyhjiökynää tai ESD-pinsettejä tarkkaa kohdistusta varten. | Sijaintitoleranssi ≤0.1mm |
| 2. Esilämmitys | Kuumenna PCB 80-100 ℃ kuumailmapuhaltimella (5cm etäisyys). | Ilmavirran taso 2-3, 200 ℃ |
| 3. Väliaikainen kiinnitys | Tack juota yksi kulmapääte ensin | Juotosrauta 300 ± 10 ℃:n lämpötilassa |
| 4. Täysi juottaminen | Sovelletaan vetojuottotekniikkaa jäljellä oleviin liittimiin. | Kosketusaika <3s per nivel |
| 5. Tarkastus | Tutkitaan nivelen morfologia mikroskoopilla. | Tarvitaan sileä kovera fileeraus |
III.Kriittiset näkökohdat
- Ferriittisydämiset induktorit:300 ℃
- Ohutkalvoinduktorit:138 ℃ sulamispiste).
- Suurin jatkuva lämmitys: 5 sekuntia
- Erityistyyppien käsittely
- Suuren virran induktorit:Lisäjuotospasta pohjassa olevaan tyynyyn
- RF-induktorit:Vältä hopeaa sisältäviä juotoksia (vaikuttaa Q-kertoimeen).
- Mikroinduktorit (01005): Suositeltu reflow-prosessi
- Siltaaminen:Poista juotospunoksella
- Kylmät liitokset:Uudelleen sulatus lisättynä vuolla
- Komponentin siirtäminen: Käytä liiman annostelua
IV.Juottamisen jälkeinen tarkastus
- LCR-mittarin mittaus (poikkeama < ±5%)
- DCR:n vaatimustenmukaisuuden tarkastus
- Push-pull-testi (2,5 kgf vakio)
- Sisäisen eheyden röntgentarkastus
- Lämpökierto (-40 ℃ ~ 125 ℃)
- Tärinän testaus (10- 500 Hz:n pyyhkäisy)
V.Prosessin optimointi
- Suositeltu reflow-profiilin optimointi
- Huippulämpötila koon mukaan:
- 0603: 235-245℃
- 0402: 230-240℃
- Uudelleentyöstämisohjeet:
- Käytä erityisiä lämmityslaitteita
- Ohjaa tiukasti uudelleenlämmityksen kestoa
SMD-induktorit kenttää varten
1.virtalähdepiiri: kuten kytkentävirtalähde, DC-DC-muunnin.
2.viestintälaitteet: kuten matkapuhelimet, langattomat viestintämoduulit.
3.high-frequency circuits: kuten radiotaajuuspiirit (RF), tutkat.
4.consumer electronics: kuten kannettavat tietokoneet ja taulutietokoneet.