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电感器指南

小型薄膜型RF电感器安装手册

1. 前言

在电子电路中,为了有效地传输信号,匹配传输路径的阻抗非常重要。
村田制作所开发并制造适合高频范围阻抗匹配的电感器(RF电感器)。
本文以小型薄膜型RF电感器为对象,对遏制安装时容易发生的倾斜的因素进行解说。

本公司提供多种不同材质、结构和工艺方法的电感器产品阵容。
如果想了解关于产品的详细信息,请参照电感器基础知识页面。

RF电感器一览,Q图形

2. 薄膜型RF电感器

薄膜型RF电感器尺寸小(<0603mm),且在高频下具有高Q,是适合在高频范围内进行阻抗匹配的产品之一。
薄膜型RF电感器主要用于智能手机等需要进行高密度安装的应用。预计其今后的使用范围将会扩大。

薄膜型RF电感器,对象:0402、0603mm尺寸
产品一览表

※内容截至2025年4月。关于新信息,请参照产品网站

薄膜型RF电感器大致分为2种类型。
为了实现高Q特性,高Q型采用了多种技巧,其中之一就是电极形状。
L型电极可以减少磁通耦合的外部电极面积,因此对改进Q特性有效,但在安装时姿势容易倾斜,需要注意安装条件。
在本文中,对如何在安装中熟练使用L型电极产品进行解说,以便在客户的工序中顺利使用本产品。
另外,本文的芯片尺寸对象为0402mm及0603mm。

薄膜型RF电感器标准产品与高Q产品之间的比较

标准

高Q

标准产品图片

高Q产品图片

Q

✔✔

外部电极

5面电极

L型电极

主磁通方向

垂直方向

水平方向

作为示例,我们将展示0603mm小型薄膜型RF电感器的焊盘设计。
请注意,高Q产品焊盘设计的允许幅度值小于标准产品。

影响因素标准高Q
5面电极L型电极
掩模厚度(μm)100~150100
焊盘宽度(mm)0.20~0.300.25~0.30
焊盘长度(mm)0.80~0.900.90
焊盘间隙(mm)0.20~0.300.30
焊盘设计图片

3. LQP03安装姿势要点

对LQP03 高Q产品的安装注意事项进行相关说明。
如果选择的安装条件不合适,则可能会发生类似以下内容的安装缺陷。
安装姿势的风险包括由于焊盘宽度和电极宽度不匹配而导致安装位置偏移,以及由于使用过多的焊料而形成助焊剂表面张力,从而导致倾斜。
特别是使用L型电极的高Q产品,如果选择了不适当的安装条件,则可能会因偏移或倾斜而与相邻元器件接触,或发生超过允许的安装高度等缺陷,因此需要注意。
在本文中,我们对与“倾斜”相关的问题和机理进行相关解说。

安装姿势的风险图片

在不适当的安装条件下,会增加因偏移或倾斜而导致与相邻元件接触或产生超过允许的安装高度等缺陷的可能性。

对焊盘设计的要点进行说明。
如果未使用适量焊料以及焊盘尺寸设计与电极尺寸不一致的焊盘,由于高Q产品是L形电极,所以芯片很容易倾斜。
因此,高Q产品的焊盘设计允许宽度比标准产品要小,需要对焊盘设计特别注意。

焊盘设计的要点

  • 焊料量适当
  • 进行与电极尺寸相一致的焊盘尺寸设计

4. 产生倾斜的机理

倾斜产生的过程如下所示。
倾斜在焊料熔化之前开始,其发生过程经过焊料熔化,一直持续到焊接圆角形成。

倾斜发生的过程
倾斜发生的过程图片

对倾斜产生的机理进行说明。
焊料熔化时,SMD元件会处于漂浮在焊料上的状态。
如果是5面电极,相对于此时产生的浮力,焊料会因为润湿时产生的向Z平面方向拉伸的力而在外部电极上沉入焊料内部。
因此,底面的焊料量会减少并使姿势稳定。
另一方面,与5面电极产品相比,L形电极产品的外部电极焊料润湿面积较小,因此不容易产生下沉力,倾斜会在沿着在焊料液面上形成的力学平衡线的稳定点固定。

产生倾斜的机理
产生倾斜的机理图片

对于L型电极产品,由于焊锡熔化时外部电极上发生的焊料润湿面积较小,因此不易产生下沉力,倾斜会在沿着在焊锡液面上形成的力学平衡线的稳定点固定。

5. 倾斜遏制措施

使用特性要因图显示影响因素列表。
将预计会对倾斜产生较大影响的因素以红字显示。

与SMD元件安装相关的特性要因图
与SMD元件安装相关的特性要因图

接下来,我们将展示上图所示的因素中具有倾斜遏制效果的因素。
可以看出,通过焊料印刷量和焊盘设计可以获得遏制倾斜的效果。
关于支持该判断的评估结果将在后面解说。

对L型电极产品倾斜产生影响的安装因素
评估项目倾斜遏制效果
焊料粒径Poor
回流峰值温度Poor
回流环境气体Poor
①焊料印刷量Good
焊盘②焊盘宽度Good
③焊接圆角长度Good
④与外部电极重叠Good
①~④图片

①显示焊料量(=印刷掩模的厚度)和倾斜之间的相关性。
呈现出焊料量越多则倾斜越大的趋势。
这意味着适当的焊料量非常重要。
但是,由于焊料量与粘接强度也有相关性,因此焊料量太少也会产生新的缺陷。

掩模厚度与倾斜之间的相关性图片

倾斜程度:焊料量太多>焊料量适当

②显示焊盘宽度和倾斜之间的相关性。
呈现出焊盘宽度越大则倾斜越大的趋势。
因此,适当的焊盘宽度也很重要。
通过使焊盘宽度与电极宽度一致,可确保很稳定的安装性。
此外,焊盘宽度与焊料量之间也有相关性。
焊盘宽度对粘接强度也有影响,因此,如果焊盘宽度过窄,焊料量就会减少,从而产生新的缺陷。

焊盘宽度与倾斜之间的关系图片

倾斜程度:焊盘宽度 大>焊盘宽度 小

③显示了焊盘长度(=焊接圆角长度)与倾斜之间的相关性。
呈现出焊盘长度越小则倾斜越大的趋势。
这是因为焊盘长度越小,外部电极底面的焊料量就越多。
因此,可以说适当的焊盘长度也非常重要。

焊接圆角长度与倾斜之间的相关性图片

倾斜程度:焊接圆角长度 小>焊接圆角长度 大

④显示焊盘、外部电极底面的重叠量与倾斜之间的相关性。
呈现出重叠量越大则倾斜就越大的趋势。
这是因为来自焊料的浮力增大,使SMD元件的重心上升,导致外部电极底面的焊料量增加。
因此,适当的重叠量也非常重要。
重叠量与焊料量之间也具有相关性,对粘接强度也有影响,因此如果重叠量过小,焊料量就会减少,从而产生新的缺陷。

重叠和倾斜图片

倾斜程度:重叠 大>重叠 小

6. 总结

本文就本公司生产的薄膜型RF电感器,特别是具有L型电极的高Q产品在安装时容易发生的倾斜现象,对遏制这种现象的因素进行了解说。
相信您已经理解了以下因素会对倾斜产生较大的影响:①焊料印刷量,②焊盘宽度,③焊接圆角长度,④外部电极与焊盘之间的重叠。
希望您在设计焊盘时能考虑到前面说明的注意事项。

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