第一章、緒論
1-1 電感器的發展
隨著科技的進步，積體電路生產技術的蓬勃發展；電力電子設計開 發技術亦隨之快速進步，而基礎元件的材料與製程在不斷的創新提升 及克服瓶頸之下，使得電力電子技術處理後的電源能有效滿足各種電 源電路的要求，使其更廣泛使用在通訊、資訊、工業電子等相關產物，
如網路通訊、軍事航太、醫療設備、車輛工業及工業儀器等。現今的 電源轉換器皆以短、小、輕、薄為產品主要特色，其中；電感器元件 尤其扮演關鍵角色[1]。
電感器通常稱為“交流電阻”，電感器最主要的特性是抵抗電流 變化的能力和儲存能量在其磁場，電流穿過電感會產生磁場，變化的 磁場誘發電壓並抑制電流產生，此抑制電流變化的屬性被稱為電感，
1831 年英國法拉第發現電磁感應現象的鐵芯線圈。1832 年美國亨利發 表關於自感應現象的論文，人們把電感量的單位稱為亨利，19 世紀中 期，電感器已在如電話、電報機等裝置中得到實際應用。
另一方面電感器可分類為：
1. 結構分類：分為線繞式電感器和積層式電感器(多層片狀、印刷電感 等)，還可分為固定式電感器和可調式電感器。
2
2. 貼裝方式：分 SMD 式電感器，DIP 式電感器，而有屏蔽結構為閉磁 路電感，線圈裸露的稱為開磁路電感。
3. 工作頻率分類：分為高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器，高頻 電感器應用磁心為 Ceramic。Air coil、Ferrite inductor 可歸類為中頻 或高頻電感器，Iron 電感器多數為低頻電感器。
4. 用途分類：分為振盪、阻流、濾波、隔離、匹配等電路應用，
再者；電感器的結構大都是由 Core、Bobbin、Winding、Shielded、
Epoxy 等組成。
1. Core：一般採用鎳鋅鐵氧體（Ni-Zn）或錳鋅鐵氧體（Mn-Zn）等材 料，它有 DR、R、RI、T、P ...type 等多種形狀。
2. Bobbin：泛指繞製線圈的支架，一些體積較大的固定式電感器或可 調式電感器（如振盪線圈、扼流圈等），大多數是將漆包線捲繞在骨 架上，再將磁心裝入骨架，以提高其電感量，骨架通常是採用塑料 製成，根據實際需要可以製成不同的形狀，小型電感器（例如色碼 電感器）一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。
3. Winding：它是電感器的基本組成部分。繞組又有密繞和疏繞兩種形 式。
4. Shielded：屏蔽罩為避免有些電感器在工作時產生的磁場影響其它電 路及元器件正常工作，就為其增加了金屬屏幕罩（例如半導體收音
3
機的振盪線圈等），採用屏蔽罩的電感器，會增加線圈的損耗，使 Q 值降低。
5. Epoxy：封裝材料有些電感器（如色碼電感器、色環電感器等）繞 製好後，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來，封裝材料採用塑料 或環氧樹脂等。
軍 事 領 域 之 外 的 通 訊 、 資 訊 等 電 子 設 備 ， 對 於 電 磁 兼 容 性 (Electromagnetic Compatibility EMC)的要求並無嚴格的規範與要求，而 且大多數設備製造商並不關心電磁兼容性的問題。但廣泛的使用低信 號電壓的數位設備其時脈縮短，EMC 問題變得越來越重要。意識到而 凸顯的問題後，各國對輸入相關設備均頒布了法令要求，只有滿足基 本條件的設備才能夠銷售，其中較為知名的國家組織有：FCC(美國)、
ETSI(歐盟)及 BSI(英國)。
1-2 產業現況
電感產品被廣泛的應用於各種設計之中，也因為各產業的擴大應用 與國際法規推展宣導，使電感設計面臨各種客戶的特殊要求，因而電 感產業歷經了幾個重大的轉變時期，早期：新產品結構的轉換、中期：
環保指令規範、近期：耐壓能力提升，促使整個產業更加的蓬勃發展，
就各轉換時期進行分析說明。
4
1. 新產品結構轉換(1996~2000)：DIP type → SMD type，SMT 技術起 源於美國軍方，發展於日本成熟於 1990 年末期台灣電子代工廠的發 展，是將主被動等電子元件，如 IC、電感、電阻、電容等安裝到印 刷電路板上，並通過迴焊形成聯結導通，與 DIP 式組裝最大不同點 是表面黏著技術不需為元件的 PIN 針預留對應的貫穿孔，而表面黏 著技術的元件尺寸也會比 DIP 式的尺寸小很多。
2. 環保指令規範(2004~2006)：鉛屬於重金屬會沉積在人體內，血液中 含量超過 25 mg/dl 就出現中毒現象，影響到神經系統、生殖系統造 成新生兒 IQ 降低(智障兒)，且鉛會溶於酸性水中(酸雨)，在土壤中 會擴散難以回收，因此歐盟 2003.2.13 公告 2002/95/EC RoHS 指令 (the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment，有害物質禁用指令)，明確要求 2006 年 7 月 1 日起電子產品不可含有鉛、鎘、汞、(6 價鉻)等重金屬及 PBB 和 PBDE 等溴化物阻燃劑；影響所及，世界各國皆已開始制訂類似 禁令，無鉛化成為未來電子產品基本要求。
電子製造業而言，錫鉛焊料禁用對國內廠商影響最為深遠，其變動 包括使用無鉛銲錫、PCB 及零件腳鍍層無鉛化、及零件內部接點無 鉛化。無鉛銲錫(錫銀銅)熔點在 217℃左右，比傳統 63/37 錫鉛銲錫 (熔點在 183℃左右)高出約 30℃，吃錫能力亦有不同。
5
3. 耐壓能力提升(2010~至今)：隨著氣候變遷與能源的短缺，環保議題 越來越受到重視，導致許多綠能科技蓬勃發展，而這些設備或是裝 置會為了擁有更高的轉換效率，而使用到具有高電壓轉換比的電力 轉換器，無論是遙控電視機、視訊設備、無線電話或無線路由器的 外部低壓電源供應、辦公室設備(影印機及印表機)或筆記型電腦的 電池充電器等裝置，基本上都是相同的問題。各個轉換器在待機模 式下的實際功耗都非常低，一般介於 0.3～20 瓦之間，然而，無論 待機功耗有多低，如果將待機功耗乘以使用的消費性、商用及工業 用系統的數量，得出的總和就會變得相當龐大，為達成產業能力的 要求，電感產業也不斷提升材料受熱與耐壓的能力，更於製程中進 行細微化的管理與管制。。
1-3 研究目的
隨著市場的需求改變及國際環保法規的要求之下，電感業也經歷 了一場場的蛻變，並成功同步得跟上市場的主流設計，自 2012 年起陸 續接到客戶的設計要求，因應環保節能的潮流，應用於 Non-isolated buck or Buck-Boost Converter、LED Driver、Filter for power supply 等裝 置的電感器必須要能承受瞬間高壓的要求，起因在 2009 年 1 月 7 日的 歐盟 EUP 指令 Lot 6 規範，在歐盟上市的家電、個人電腦、消費性電 子甚至玩具等，無論是待機、睡眠或是關機功耗都必須在 1W 以下，
6
若含狀態顯示則不得超過 2W；2013 年 1 月 7 日以後上市的產品，關 機模式、待機模式的耗能不得超過 0.5W，若含狀態顯示功能則不得超 過 1W，法規的規定要求與市場上販售的商機促使產業的進步，電感器 需如何設計可以承受高電壓的衝擊外，並該出廠時檢測出產品是否已 符合高耐壓要求，電感主要的功用為抵抗電流變化的能力和儲存能量 在其磁場，因此對於耐壓的要求就需要從線材進行提升，提高線材層 間絕緣的能力，及其線材的抗磨損能力，必要時可以在捲線的製程中 增加線材保護的作業手法，而檢測方法則可以透過施加電壓源，確認 電感器兩端的端電壓是否有滿足客戶要求，再回頭確認產品特性是否 維持而無衰減，最佳且最適的檢測方式就是利用切換式返馳式轉換器 [2][3]進行檢驗。因此本次的研究目的，便在此情況下產生。
1-4 章節提要
第一章、緒論，旨在敘述電感器產業概況與發展趨勢，並點研究之 目的。