CN1461019A - 一种新型铁氧体可调片式电感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电子之器件的一种新型铁氧体可调片式电感器，该可调片式电感器由多层铁氧体作成介质薄膜，并且每层膜上印刷有至少两组均不闭合的导电线圈，每一组线圈都与相邻层中相对应位置的不闭合线圈相连接。整个器件中的导电线圈至少由两套组成，并且导电线圈之间没有连接。该可调片式电感器的电感量随着控制电流的变化而呈线性变化，同时Q值有所增加。将本发明的可调片式电感应用于滤波器、压控振荡器(VCO)等，可以大大减小相关器件的尺寸，提高器件性能的稳定性和可靠性。同时，本发明所提出的可调片式电感器件具有电感量调节范围大、电调速度高、使用频带宽等优点。该发明所提出的器件可广泛应用于各种需要使用可调电感器的场合，有着广阔的应用和市场前景。

Description

一种新型铁氧体可调片式电感器

技术领域

本发明属于电子元器件领域，特别涉及一种新型铁氧体可调片式电感器。

背景技术

随着现代电子技术的发展，各种各样可调电感器的应用越来越广泛，例如用于压控振荡器(VCO)中作为锁相环、滤波器的重要部件——可调电感对振荡频率、品质因数、电调带宽、电调线性度、电调速度等起决定性的作用。要想得到一个低相位噪声、低损耗的VCO的关键还是在于所使用的可调电感的性能，其质量可以左右整个器件的性能。因而也受到越来越多的重视。当前的可调电感器件，大多是由电阻、电容以及运算放大器等部件所组成、并通过一系列电路的设计实现的模拟可调电感，其电感量调节范围较小、电调速度低、频带宽度较窄、与其他元器件的集成性较差等。而利用磁性材料本身的磁感应强度与磁场强度(磁化电流)之间非线性关系进行可调片式电感的设计目前尚属少见。本发明正是基于非线性铁氧体磁性材料的磁感应强度与磁场强度之间的非线性关系，并且采用了片式电感叠层印刷技术，设计了一种新型的可调片式电感器件。

发明内容

本发明的目的是提出了一种新型铁氧体可调片式电感器，该可调片式电感器使用非线性的铁氧体磁性材料作成介质薄膜，采用介质材料与导电材料低温共烧的工艺，将介质材料和导电材料共烧成独石结构。该结构中在每一叠层的介质薄膜上都印刷有至少两条均不闭合的导电线圈，每一组线圈都与相邻层中相对应位置的不闭合线圈相连接。这样，整个器件中由导电材料组成的导电线圈就至少由两套组成，并且导电线圈之间没有连接。

所述铁氧体介质薄膜的每一叠层上印刷有1-4组均不闭合的导电线圈。

所述铁氧体介质薄膜为1-30层。

本发明的有益效果与以往的可调电感性模块相比，本发明所设计的可调电感器具有电感量调节范围大、电调速度快、调节频带宽、电路设计实现简单等优点；本发明所提到的可调电感器采用片式电感叠层印刷技术，实现了可调电感的片式化。同时，与可调模拟电感实现微型化相比，可以采用低温共烧技术将本发明提出的可调片式电感和可调电容的多层结构内置于基板中，烧成一块频率合成器件，尺寸也大大减小。发明所设计的可调片式电感器件既可以单独应用于电路中，也可以与其它元器件组合，制造诸如滤波器、振荡器等片式功能器件，体现出可集成性。

附图说明

附图1给出了铁氧体可调片式电感器的一种线圈结构。

附图2给出了低频可调电感的应用特性。

附图3给出了高频可调电感的应用特性。

具体实施方式

一种新型铁氧体可调片式电感器，该可调片式电感器使用非线性的铁氧体磁性材料作成介质薄膜1，采用介质材料与导电材料低温共烧的工艺，将介质材料和导电材料共烧成独石结构。该结构中在每一叠层的介质薄膜1上都印刷有至少两条均不闭合的导电线圈2，每一叠层上印刷有1-4组均不闭合的导电线圈，每一组线圈2都与相邻层中相对应位置的不闭合线圈相连接。铁氧体介质薄膜1为1-30层，这样，整个器件中由导电材料组成的导电线圈2就至少由两套组成，并且导电线圈2之间没有连接。

其中一组接入所应用的电路，其余的至少一组接入控制电路。该可调片式电感的电感量随着控制电流的变化而呈线性变化，同时Q值有所增加。

本发明所涉及的相关公式如下：

电感线性调节率： $\mathrm{\η}=\frac{|L\left(I_{\max }\right)-L\left(0\right)|}{L\left(0\right)}\×100\%;$

电感线性调节速度： $\mathrm{\δ}=\frac{|L\left(I_{\max }\right)-L\left(0\right)|}{I_{\max }}(H/A).$

其中I_max为电感线性调节范围内的最大控制电流值，单位为安(A)；L(I_max)、L(0)分别为最大控制电流时的电感量以及无控制电流时的电感量，单位为亨(H)。

下面再举实施例对本发明予以说明：

实施例1

以一种低频高磁导率的非线性NiCuZn、NiZn、MnZn、LiZn等铁氧体为可调片式电感器的主要介质材料，其磁导率为700，Q值约为32，截止频率约为40MHz。该材料经流延磁性介质、通孔后，形成磁性介质薄膜1。然后在薄膜1上交替印刷两组3/4周的Ag导线，并且同一薄膜1上相邻导线间的距离不小于1μm，介质层厚度约为15-25μm。然后将20层这样的薄膜精确对位，叠层，并加一定压力压实。制成的生坯经过排胶、切割后置于一定温度下烧成独石结构。最后将其电镀Sn-Pb电极，形成完整器件。其所得器件尺寸相当于1005规格。器件的线圈结构如图1所示。测试所得到的器件样品在交流信号u和控制电流Is共同作用下的电感量L和损耗角tanδ。其中B、D端接交流信号u，A、C端接控制电流Is。

测试结果表明，器件的电感量随着控制电流的增加而减小，其线性变化的电流范围为0-0.4A。直线拟和得其线性相关度为0.99932。结果表明，在此直流范围内，电感量能够表现出良好的线性变化行为，并且截止频率大大提高。其电感线性调节率η最大为70.4％，电感线性调节速度δ可达4.08μH/A。当电感量下降50％时，Q值大于40，截止频率大于100MHz。电感量与控制电流的拟和直线如图2所示。

实施例2

以一种高频非线性Y型或Z型平面六角铁氧体为可调片式电感器的主要介质材料，其磁导率为14，Q值约为40，截止频率大于1GHz。该材料经流延磁性介质、通孔后，形成磁性介质薄膜1，然后在薄膜1上交替印刷两组3/4周的Ag导线，并且同一薄膜1上相邻导线间的距离不小于1μm，介质层厚度约为15~25μm。然后将20层这样的薄膜精确对位，叠层，并加一定压力压实。制成的生坯经过排胶、切割后置于一定温度下烧成独石结构。最后将其电镀Sn-Pb电极，形成完整器件。其所得器件尺寸相当于1005规格。器件的线圈结构如图1所示。测试所得到的器件样品在交流信号u和控制电流Is共同作用下的电感量L和损耗角tanδ。其中B、D端接交流信号u，A、C端接控制电流Is。。

测试结果表明，磁心的磁导率随着控制电流的增加而减小，其线性变化的电流范围为0-6A。直线拟和得其线性相关度为0.99943。结果表明，在此直流范围内，电感量能够表现出良好的线性变化行为，并且截止频率大大提高。电感线性调节率η为38.5％，电感线性调节速度δ可达6.15nH/A，当电感量下降25％时，Q值大于45，截止频率大于1.8GHz。电感量与控制电流的拟和直线如图3所示。

Claims (3)

1.一种新型铁氧体可调片式电感器，其特征在于：该可调片式电感器使用非线性的铁氧体磁性材料作成介质薄膜，采用介质材料与导电材料低温共烧的工艺，将介质材料和导电材料共烧成独石结构，该结构中在每一叠层的介质薄膜上都印刷有至少两条均不闭合的导电线圈，每一组线圈都与相邻层中相对应位置的不闭合线圈相连接，这样，整个器件中由导电材料组成的导电线圈就至少由两套组成，并且导电线圈之间没有连接。

2.根据权利要求1所述新型铁氧体可调片式电感器，其特征在于：所述铁氧体介质薄膜的每一叠层上印刷有1-4组均不闭合的导电线圈。

3.根据权利要求1所述新型铁氧体可调片式电感器，其特征在于：所述铁氧体介质薄膜为1-30层。

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