MIP系列多层片式功率电感器

1 前言
  到目前为止，可以说DC-DC变换器电路中的功率扼流圈，一般是使用铁铁氧体磁芯，在上面绕上漆包线的线绕型片式电感器。另外，多层片式功率电感器，采用以往的成熟技术，通过迭层印刷，在铁氧体中设置银或银钯电极，一部分用于滤波电路等低电流中的产品，已实现商品化。出于不能通过大电流，故作为扼流圈使用的事例很少，实际上到2003年下半年才实现商品化。被称作功率电感器的多层片式产品还没研制出来。
  MIP系列多层片式功率电感器，作为可使大电流通过的新型多层电感器十分引人注目。近年来，包括商品化的产品，作为小型电子产品的DC-DC变换器电路中用的扼流圈已扩展到4个系列16种产品，用量在不断扩大。
  
  2 基本结构及制造方法
  过去的线绕型片式电感器和多层片式功率电感器的截面基本结构图示于图2、图3。
  
  多层片式功率电感器，是在铁氧体膜片上采用丝网印刷形成多个银的线圈布线（导电带），将铁氧体和导电带迭层，在铁氧体内部构成多个螺旋状线圈。将其构成的膜片切成单个线圈，在银不易熔化的温度(850～950℃)条件下进行低温烧结，然后烧附外部银电极(600～700℃)，对应表面贴装，进行化学镀镍和锡(Ni/Sn)，使之片式化。然后检测性能参数，合格产品编码出厂。
  3 产品的特征
  3.1 小型、扁平化
  特别是高度在lmm以下的线绕式电感器，因还存在着铁氧体磁芯强度低的问题。要想做得再薄一些不太可能。采用不需要进行磁芯研磨加工和绕线作业的多层片式电感器，就可实现小型、扁平化。
  3.2 低阻抗
  采用CAE（Computer Aided Engineering）的最佳布线设计和控制精密线圈布线印刷与厚度，实现了与同类型线圈电感器的直流电阻相比，可稳定在三分之一以内（小于0.2Ω）。
  3.3 低泄漏噪音
  将螺旋状线圈布设在铁氧体上会产生少量漏磁通(噪音)，会给周围电路带来一定影响。
  3.4 SMD化
  作为SMD化，使贴片机的表面贴装速度达到0.1秒/个。另外，贴装速度实现了可耐10000G的坠落冲击强度。
  3.5 环境的考虑
  考虑到环境问题，整个产品不含铅，可对应无铅贴装。
  3.6 高性能
  由于多层片式电感器实现了扁平化，在增加DC偏压电流的同时，显示出电感值缓慢下降的奇异DC偏压特性。这种现象可确保轻负载时具有大的电感量，重负载时电感量缓慢下降，没有线绕式电感器那样的陡峭的饱和现象的特征（图4）
  
  产品在电路中实际使用时，与线绕式产品的变换效率和输出脉动比较毫不逊色。特别是在1MHz以上的开关频率下，用于工作中的DC-DC变换器电路时，跟同类别的线绕式电感器比较，功率变换效率提高3％以上（图5）。
  
  以手机为中心的小型电子产品，今后将进一步轻薄短小化，这就迫切要求各种元器件小型薄型化。DC-DC变换器电路中用的线绕式电感器，因尺寸问题，防碍了电路的小型化速度。不过，多层式电感器因没有像线绕式电感器那样的磁芯研磨加工和绕线作业，具有小型薄型化的特征，故作为扼流圈，预计将进入多层片式功率电感器的时代。
  目前，3.2×2.6×10mm的产品己进入标准规格，2.5×2.0 mm的MIP2520系列（小型产品）和厚度0.8mm的MTPWT3226系列（扁平型产品）都己批量生产。
  今后，对应所需求的新的小型扁平化产品还应进一步开展课题研究。另外，到目前为止，DC-DC变换器电路设计，对照现成的变换器控制IC，使用一般的电感器。