摘要：本文简述了片式电感器的制作并对现状与发展进行描述与探讨。

1 前言
  随着微电子电路、表面安装技术（SMT）的使用和不断发展完善，轻、薄、小成为衡量电子整机产品的重要标志。而使电子设备小型化，首先就要考虑电子元器件的小型化。片式元器件（SMC/SMD）不仅能使电子产品小型化，而且能实现整机装置的高度自动化，小型化片式元器件的广泛应用，致使电子产品制造方式发生了深刻变化，世界各大元器件制造厂商无不将片式元器件作为他们的产品更新换代，增加市场竞争能力、扩大市场占有率的重要手段之一。三大无源元件中的电阻器和电容器的片式化技术在近十年来发展十分迅速，产品规格日趋齐全，已达到大批量应用阶段。而小型片式磁式感性元器件（包括电感器、磁珠、滤波器、微波铁氧体器件等），由于技术含量高、工艺难度较大，故发展相对缓慢，远远落后于其他片式阻容元件。为适应现代通信、计算机、视听设备、电子办公设备、汽车电子系统、军事电子装备以及电磁兼容（EMC等）的需要，近十年来，一些国家和地区投入了大量的人力与财力来研究、开发、生产片式磁感性元件。九十年代中期，世界片式磁感性元件才得到快速发展，出现了美国线艺、日本村田、TDK、松下电器、太阳诱电、太阳电介质、东芝电气公司等为代表的一批制造商，从而有力地推动了小型化片式磁感性元件的发展。
片式电感器也是使用较多的一种片状磁式元件，目前世界磁感性元件的片式化率已达到65%左右，片式电感元件的年需求量超过100亿只，且以30%的年增长率递增。

2 片式电感器的制作及现状
   我们通常所指的电感器包括广义的电感器件如变压器、线圈、扼流圈、磁珠以及与电感器相关的复合元件。从外形来分，片式电感器可分为矩形和园柱形两大类，前者也称扁形，后者也称金属电极面结合形，简称MELF形。从结构上，可分为绕线形和叠层形。前者是将细的导线绕在软磁铁氧体磁芯上制成，外层一般用树脂封圈。其工艺继承性强，但体积小型化有限。而叠层片式电感器则不用绕线，是用软磁铁氧体浆料和导体浆料交替印刷、叠层、烧结，形成闭合磁路；由于采用了先进的厚膜多层印刷技术和叠层生产工艺，实现了超小型表面安装。由于铁氧体与内线圈的独石结构特点，具有磁屏蔽结构，漏磁小，体积小，重量轻，可靠性高，耐热性及可焊性好，结构一体化，形状规整等优点，比绕线型片式电感器更适合表面安装技术的高密度组装要求。
2.1 绕线型片式电感器的制作及现状
绕线型片式电感器是为了满足表面组装技术（SMT）的要求，对传统绕线电感作结构改进而形成的，大多是在骨架线圈式电感器的基础上加上片式元件的特有结构端电极而形成的，骨架有“I”结构、槽式结构、棒式结构等多种类型，有开磁路的、也有闭磁路的。常见的绕线型片式电感器元件结构是一个软磁铁氧体“I”字型磁芯。在磁芯的磁柱上单层或多层绕线，线的端头通过一定的方式接到电感器的外电极上，外电极的有采用金属片制成，有的是用贵金属涂覆后烧结而成。线圈的外面用环氧树脂涂覆包封或模封。为了解决磁屏蔽问题，可在环氧树脂中加入一定量的铁氧体粉末。现在已发展到U型、H型和其他种类磁芯作为绕线型电感器主体结构；而其工艺也从采用“I”字型磁芯通过与电极带进行点胶、绕线、焊接、成型的加工方式发展到焊接面电镀到骨架上，使绕线、焊接工艺大大简化，并在可焊性、附着力方面有了很大的提高，在电性能方面，原来采用铁氧体材料，而现在由于采用了陶瓷基片，故产品使用频率较高。
我国的绕线型片式电感器起步于80年代中期，而真正规模生产是在90年代的南京898厂首先引进瑞士一条生产线后才开始的。目前国内具有代表性的生产厂家有南京898厂、广东肇庆风华高科和贵州迅达电器公司等。年产量大约在2亿只左右，生产能力小于需求能力，生产的品种覆盖面小，生产产品单一，产品配套能力差，因此国内大部分市场仍被美国线艺，日本TDK所占有。
2.2 叠层片式电感器的制作及其现状
叠层片式电感器是电感领域重点开发的产品，它与绕线片式电感器相比具有尺寸小，有利于电路小型化；磁路封闭，不会干扰周围的元器件，也不会受临近元器件的干扰；有利于元器件的高密度安装；且形状规整、一体化结构；可靠性高；耐热性和可焊性好；适合于自动化表面安装生产。
叠层片状电感器是由软磁铁氧体浆料和导电浆料交替印刷叠层，然后绕结成具有闭磁路的整体。导电体和磁性材料是决定电感器各项参数的关键。导电浆一般采用1μm的银、钯粉，粘合剂及溶剂可采用乙烯醇丁醛、邻笨二（甲）酸二丁脂等材料，按照一定比例配制。导电体的形成、厚度、电阻率直接影响电感器的电感量L和Q值、直流电阻及高频特性。软磁铁氧体选择应根据L和Q值的要求来选取，可以是NiZn、MgZn材料但是最佳选择应是高性能低共烧NiCuZn材料。因为叠层片式电感器的工艺技术关键是实现软磁铁氧体和纯Ag内导体材料的共烧结，这就是要求软磁铁氧体必须兼备低温烧结和高性能的特点。因为纯Ag的熔点为961℃，烧结温度高于900℃，将导致纯Ag内导体向铁氧体磁性层扩散而造成内导体电阻率减小及Ag迁移扩散感生的Cu偏析而引起性能恶化。
叠层片式电感器制作的主要工艺难点在于其成形方法，以日本TDK公司为代表的流延穿孔法，是一种干法制作工艺，它是将低温烧结NiCuZn铁氧体材料粉末（粉末平均粒径0.5~2.0μm）加粘合剂后制成浆料，再用陶瓷流延工艺制成磁膜，在设定的位置用机械方法打通孔，再在铁氧体膜片上用银导体浆料印刷内线圈，同时在通孔处填满银浆，再将印刷好的膜片精确对位，通过叠压形成坯块；再精密切割成单个片式电感器生坯，经排胶、烧结形成独石结构。这种方法缺点是对设备精密要求高、成本高、产品易分层、效率低。
日本Murata（村田）制作所采用的是一种湿法工艺——交迭印刷法。它是在预先制作的铁氧体基板上印刷1/2（或3/4）圈的导体银浆，再用铁氧体浆料印刷覆盖其一半，印刷上1/2内线圈，然后在露出的1/2导体上印刷铁氧体浆料，再印刷1/2内线圈，按此过程不断循环，直至印刷完毕所需内线圈匝数，再制作其板。这种方法效率低，工艺难以控制，且成品率低。
美国AEM公司采用的是另一种湿法工艺。它是在用湿法制得的下基板上先印刷出下引出端，再在其上涂覆一层铁氧体浆，用化学方法将引出端暴露出来，再在其上重复内线圈→涂覆铁氧体浆→显露连接点的过程，直到所需内线圈制作完毕，再印上电极，制作上基板。这种方法成型环境恶劣，工艺复杂，合格率低。
我国广东肇庆风华高科电子工程公司，1998年发明了一种高性能低温烧结叠层片式电感器，其制作工艺综合了干、湿成型工艺的优点，具有工艺简单，容易控制，效率高、批量大、一致性好、成品率高的特点。
这种工艺先将NiCuZn铁氧体磁粉放在专用烘箱内于150±10℃下烘2小时，再将烘好的NiCuZn铁氧体磁粉、树脂和有机溶剂按5:1:4的比例配制，配方选定后，用球磨罐按1:3的料；球比进行球磨，将其均匀混合成料浆，并按实验结构调整铁氧体磁粉、树脂和有机溶剂、表面活性剂、增塑剂的比例以及混浆时间，以达到浆料的粘度、固体含量、固体颗粒度和挥发性等技术指标，粘度为28~30Pa.s。再将浆料取一部分在干式流延机上流延成膜片；将膜片截取一定数量叠压成一定厚度的上、下保护层；并将保护层粘贴于一截板上作底保护层，在其上面印刷出引出端、引出电极和内导线，接着在上面用湿法（丝网印刷法）覆上一层磁膜，并在磁膜上预留通孔，再印刷通孔浆料，然后印上一层内导线，依次循环、印完所需圈数的内导线后再印上引出端电极，最后在坯块上叠层一块上保护层。由于成型过程中，上、下保护层的浆料与中间磁膜浆料配方一致，因此，采用干湿法相结合的成型工艺制成的坯块，可形成致密结构且在排胶与烧结过程中不会产生排斥、分层及开裂现象。严格按照排胶升温曲线，控制好排胶器的进风和抽风速率，将生坯中成形时所加的粘合剂及少量残余溶剂缓慢排除；再将排胶后坯体，在隧道窑中于890±20℃烧结，控制好烧结气氛和烧结温度；采用三层电镀工艺；银内导体引出端、镍和锡-铅镀层，目的是提高芯片的可焊性和耐焊性，一般将镀锡-铅层厚度控制在3-5μm；将镍层厚度控制1.5~3μm之间。用该工艺制作的产品，电感量为1±10%μH，Q值为45，自谐振频率为80MHz。直流电阻＜0.35Ω，额定电流为150mA，产品尺寸为3.2±0.2×1.6±0.2×0.85±0.1mm。
日本松下电器产业株式会社为了克服现有的叠层型电感器制作方法的缺点，发明了一种新的叠层片式电感器制作方法，它将磁性体层（或绝缘体层）与导体交替地叠层，通过在各导体之间的电气连接，构成线圈导体线路，导体层中至少有一层是用电铸法形成图案的电导体层，导体图案是采用光致抗蚀剂膜等掩模的电铸法形成的，因而可以使导体电阻很低，同时具有足够薄的厚度和高精度的图案线宽，它与印刷等所形成的厚膜导体不同，烧结后导体厚度收缩较小，磁性体层和导体层不会产生脱层现象。它适宜于大批量生产。
片式变压器、LC滤波器、LC陷波电路、片式噪声抑制器件等几乎都是采用叠层工艺制成的。
便携式电话、PHS等移动通信终端的毫微亨级叠层片式电感器和主要面向个人电脑等高速数字信号处理设备的叠层片噪声抑制器是国外近年推出的叠成片式新产品。高频叠成片式电感器现已能用在亚微波到微波波段，其外形尺寸达到了高密度安装中极小尺寸的要求满足了SMT的需要。电子整机接上交流电源后，一通电，就等于接上一个不定的噪声源。这种电源噪声的频率分布在从低频到高频的宽带范围，截止特性锐敏的叠层片式电磁干扰（EMI）滤波器可抑制电源噪声和防止机内产生的各种噪声。