Un inducteur à puce est un composant électronique courant utilisé dans les circuits pour des fonctions telles que le filtrage, la régulation et le couplage.Elle est généralement constituée d'une bobine de solénoïde enroulée autour d'une puce de matériau isolant. Ce solénoïde peut être cylindrique, carré ou d'une autre forme, selon les besoins spécifiques de la conception.
Qu'est-ce qu'un inducteur à puce de 0,1nh ?？
Un inducteur à puce (inducteur SMD) est un composant passif monté en surface qui stocke l'énergie électromagnétique et assure le filtrage par l'intermédiaire d'une structure enroulée. Parmi ces composants, l'inducteur 0,1nH (0,1 nanohenry) représente une valeur d'inductance extrêmement faible, conçue pour les circuits à ultra-haute fréquence (UHF) où une inductance minimale est essentielle.
1.Principales caractéristiques des inducteurs à puce de 0,1nH
- Inductance ultra-faible: 0,1nH (1×10¹⁰ H) est une valeur d'inductance minuscule, généralement obtenue en utilisant des pistes très courtes ou des micro-bobines, où les effets parasites (par exemple, la capacité distribuée) deviennent significatifs.
- Applications haute fréquencePrincipalement utilisé dans les ondes millimétriques (mmWave), les communications 5G, les frontaux RF (par exemple, l'adaptation des antennes) et les circuits numériques à grande vitesse (par exemple, l'optimisation de l'intégrité des signaux PCIe/USB).
- Structure simplifiée: Quelques inductances de 0,1nH peuvent être mises en œuvre en tant qu'inductances de 0,1nH. Traces PCB (lignes microruban) ou des boîtiers SMD ultra-compacts (par exemple, 0201/01005).
2. principes fondamentaux des inducteurs à puce généraux
- Paquets standard: 0402, 0603, 0805, etc., bien que les variantes 0,1nH puissent nécessiter des conceptions encore plus petites.
- Fonctions essentielles: Filtrage (suppression des interférences électromagnétiques), tamponnement de l'énergie (convertisseurs DC-DC) et adaptation de l'impédance (circuits RF).
- Paramètres critiques: Au-delà de l'inductance, considérez la fréquence d'auto-résonance (SRF), le courant nominal (souvent en mA) et le facteur Q (perte à haute fréquence).
3. Lignes directrices pour la sélection des inducteurs de 0,1nH
- Performance en haute fréquence: S'assurer que le La SRF est bien supérieure à la fréquence de fonctionnement (par exemple, >100 GHz pour un radar automobile de 77 GHz).
- Effets parasitaires: Les inductances de faible valeur sont sensibles aux disposition des plaquettes et routage des traces-vérifier par la simulation ou l'essai.
- Solutions alternatives: Dans certains cas, un fil court cavalier peut suffire, mais la cohérence et la dérive thermique doivent être évaluées.
4. Applications typiques
- Modules RF: Réglage fin de l'impédance à les sorties de l'amplificateur de puissance (PA).
- Circuits numériques à grande vitesse: Atténuer les réflexions en les signaux de la gamme des GHz (compensation du stub).
- Systèmes à micro-ondes: Réseaux d'appariement pour les transitions entre le guide d'ondes et la puce.
5 Comparaison avec les inducteurs conventionnels
| Paramètres | Inducteur de puce 0,1nH | Inducteur de puce standard (par exemple, 1µH) |
|---|
| Gamme de fréquences | 10 GHz | 1 GHz |
| Utilisation principale | Intégrité du signal | Filtrage de l'alimentation |
| Structure | Éventuellement sans noyau | Noyau en ferrite/céramique |
Structure de base et types d'inducteurs à puce
1. Composants structurels de base
Les inducteurs à puce montés en surface se composent principalement de trois éléments clés :
- Ceramic PCBsibility and reliability are required, including but not limited to:Consumer Electronics :: Fil de cuivre de haute pureté ou conducteurs en alliage (par exemple, argent-palladium), avec certaines variantes haute fréquence utilisant le placage d'or.
- ProcessusBobinage de précision ou photolithographie (pour les types de couches minces), affectant la résistance au courant continu (DCR) et la réponse en fréquence.
- Matériaux communs: Ferrite (basse fréquence, haute inductance), ferrite nickel-zinc (haute fréquence, faible perte) ou alliages amorphes (applications à courant élevé).
- FonctionAméliore la perméabilité pour augmenter l'inductance mais peut introduire des problèmes de saturation (vérifier le courant nominal).
- Encapsulation/hébergement
- Protection de l'environnement: Le boîtier en céramique ou en résine assure la stabilité mécanique et la résistance à l'environnement (protection contre l'humidité et l'oxydation).
- Terminaux: Les électrodes étamées ou argentées garantissent la fiabilité de la soudure.
2.Comparaison des principaux types et caractéristiques
En fonction des méthodes de construction, les inducteurs à puce sont classés en quatre catégories :
| Type | Fil enroulé | Multicouche | Couche mince | Tressé |
|---|
| Structure | Fil de cuivre sur le noyau | Couches magnétiques stratifiées | Traces photolithographiées | Fibres métalliques entrelacées |
| Inductance | Large (nH-mH) | Petit (nH-μH) | Très faible (0,1nH-100nH) | Moyennement élevé (gamme μH) |
| Tolérance | ±2%-±5% | ±5%-±10% | ±0,1nH (haute précision) | ±10%-±20% |
| Facteur Q | Élevé (50-100) | Modéré (20-50) | Très élevé (>100, RF-fit) | Faible (<20, puissance nominale) |
| Avantages | Haute précision, faible perte | Chemin magnétique compact et fermé | Ultra-haute fréquence, miniaturisé | Courant élevé, anti-saturation |
| Limites | Contraintes de taille | Plage d'inductance étroite | Inductance minimale | Encombrant, performances médiocres en haute fréquence |
| Applications | Filtrage de la puissance, basse fréquence, résonance | Smartphones, appareils IoT | 5G/mmWave, circuits intégrés RF | Conversion DC-DC à courant élevé |
Principe de fonctionnement et fonctions clés des inducteurs à puce de 0,1nH
1. Principe de fonctionnement (basé sur la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique)
- Conversion de l'énergie électromagnétique
- Lorsque le courant traverse la bobine de l'inducteur, il génère un champ magnétique circulaireavec une intensité de champ proportionnelle au courant (loi du cercle d’Ampère).
- Lorsque le courant varie (par exemple, les signaux à haute fréquence), la variation du champ magnétique induit un courant électrique. CEM dorsal (loi de Lenz), résistant aux fluctuations soudaines du courant.
- Caractéristiques de fréquence
- Bloque le courant alternatif, passe le courant continu: Impédance proche de zéro en courant continu (0Hz), alors que l'impédance en courant alternatif augmente avec la fréquence (XL=2πfL).
- Caractéristiques uniques des inducteurs 0,1nH:
- L'inductance extrêmement faible se traduit par une impédance minimale (par exemple, seulement 0,63Ω à 1 GHz), ce qui la rend idéale pour les applications suivantes voies de signal à ultra-haute fréquence (par exemple, bandes d'ondes millimétriques).
- La capacité parasite (typiquement 0,1-0,5pF) peut provoquer une auto-résonance - la sélection doit tenir compte de la SRF (Self-Resonant Frequency).
2.Quatre fonctions essentielles des inducteurs à puce de 0,1nH
| Fonction | Mécanisme | Applications typiques |
|---|
| Filtre haute fréquence Filtrage | Forme des filtres LC avec des condensateurs pour absorber le bruit (par exemple, l'ondulation de la puissance, les interférences RF). | Station de base 5G découplage PA, circuits de puissance CPU |
| Tampon énergétique | Stocke temporairement de l'énergie dans les circuits de commutation (par exemple, les convertisseurs DC-DC) pour réduire les fluctuations de tension dues aux pointes de courant. | Nœuds haute fréquence des convertisseurs Buck/Boost |
| Adaptation d'impédance | Ajuste l'impédance du chemin RF (par exemple, les interfaces d'antenne) pour minimiser la réflexion du signal et améliorer l'efficacité de la transmission. | Fronts RF des radars à ondes millimétriques, conception d'antennes Wi-Fi 6E |
| Suppression des interférences électromagnétiques | Annule le bruit rayonné à haute fréquence grâce à l'annulation du flux magnétique, réduisant ainsi les fuites électromagnétiques grâce au blindage. | Interfaces SerDes à haute vitesse, modules de communication par satellite |
3.Avantages uniques des inducteurs 0,1nH
- Adéquation aux ultra-hautes fréquences
- Fonctionne jusqu'à 30 GHz (par exemple, les communications par satellite en bande Ka), où les inductances filaires traditionnelles échouent en raison d'effets parasites.
- Le boîtier 01005 (0,4×0,2 mm) permet d'intégrer des circuits imprimés à haute densité, ce qui est idéal pour les applications suivantes SiP (System-in-Package) dessins.
- Par rapport aux pièces à haute inductance, il introduit moins de perte dans les bandes mmWave (<0.1dB@60GHz).
Guide professionnel de soudage de l'inducteur CMS
I. Préparation avant soudure
- Liste de contrôle des outils et du matériel
- Outils essentiels : Poste de soudure à température contrôlée (280-320℃ recommandé), fil de soudure sans plomb (0,3-0,5mm de diamètre), pince à épiler de précision à sécurité ESD, pistolet à air chaud réglable.
- Matériel auxiliaire :Microscope de soudage (grossissement 10-20x), flux non nettoyant, tresse de dessoudage.
- Sécurité :Bracelet ESD, système d'extraction des fumées
- Nettoyer les tampons avec des lingettes alcoolisées pour éliminer l'oxydation.
- Vérifier que les dimensions du tampon correspondent aux bornes de l'inducteur (extension de 0,2 mm recommandée).
- Confirmer les marquages de polarité (essentiel pour les inductances de puissance)
II.Procédure de brasage standard (brasage manuel)
| Étape | Opérations clés | Paramètres techniques |
|---|
| 1. Placement | Utiliser un stylo à vide ou une pince ESD pour un alignement précis | Tolérance de position ≤0,1mm |
| 2. Préchauffage | Préchauffer le circuit imprimé à 80-100℃ avec un pistolet à air chaud (5cm de distance). | Niveau de débit d'air 2-3, 200℃ |
| 3. Fixation temporaire | Souder par collage un coin de la borne en premier | Fer à souder à 300±10℃ |
| 4. Soudure complète | Appliquer la technique de soudure par traînée pour les autres bornes. | Temps de contact <3s par articulation |
| 5. Contrôle | Examiner la morphologie des articulations au microscope | Filet concave lisse requis |
III.Considérations critiques
- Gestion de la température
- Inducteurs à noyau de ferrite : Max 300℃
- Inducteurs à couche mince :Utiliser une soudure à basse température (138℃ point de fusion).
- Chauffage continu maximum :5 secondes
- Traitement des types spéciaux
- Inducteurs à courant élevé : Pâte à braser supplémentaire sur la pastille inférieure
- Inducteurs RF :Éviter les soudures contenant de l'argent (affecte le facteur Q).
- Micro inducteurs (01005) :Processus de refusion recommandé
- Pontage : Enlever avec une tresse de dessoudage
- Joints froids :Refusion avec ajout de flux
- Déplacement des composants :Utiliser la distribution d'adhésif
IV.Vérification après soudure
- Mesure LCR (écart <±5%)
- Contrôle de conformité DCR
- Essai de traction (2,5 kgf standard)
- Inspection par rayons X de l'intégrité interne
- Cycle thermique (-40℃~125℃)
- Essai de vibration (balayage de 10 à 500 Hz)
V.Optimisation des processus
- Optimisation du profil de refusion recommandé
- Température maximale par taille :
- 0603 : 235-245℃
- 0402 : 230-240℃
- Lignes directrices pour le retravail :
- Utiliser des appareils de chauffage dédiés
- Contrôler strictement la durée de réchauffage
Inducteurs SMD pour le terrain
1.circuit d'alimentation : comme une alimentation à découpage, un convertisseur DC-DC.
2. équipement de communication : tels que les téléphones portables, les modules de communication sans fil.
3. circuits à haute fréquence : tels que les circuits de radiofréquence (RF), les radars.
4. l'électronique grand public : tels que les ordinateurs portables et les tablettes électroniques.