片狀微電機(jī)的發(fā)展概況
唐蘇亞（漣水縣工業(yè)企業(yè)技術(shù)管理服務(wù)中心）
【摘 要】根據(jù)片狀微電機(jī)的國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，對(duì)片狀微電機(jī)的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、線圈制造技術(shù)以及發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行了闡述，指出微電機(jī)的片狀化將是實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品高密度組裝技術(shù)和電路小型化的重要途經(jīng)之一。
【敘 詞】／片狀微電機(jī)表面安裝片狀元件線圈電子電路小型化
1引言
隨著電子整機(jī)產(chǎn)品向薄、輕、短、小、數(shù)字化、高可靠性以及智能化方向發(fā)展，電子元件正在日益向微小型化、片狀化、低噪聲、高性能和復(fù)合化方向發(fā)展。表面安裝技術(shù)smt(surface mount technology)是這一發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一種新的電子組裝技術(shù)。
所謂smt，就是用無(wú)引線或短引線的片狀元件(smc、smd)，將它們放置在pcb基板上，用非導(dǎo)電性粘合劑將其固定，然后采用一定的方法進(jìn)行焊接，從而構(gòu)成的電子電路。據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，使用表面安裝技術(shù)可使電路板的重量減輕百分之80～90，面積減少百分之30～70，裝配成本降低百分之40～50。目前，在pcb上采用smt組裝的有源元器件和無(wú)源元器件已相當(dāng)普遍，現(xiàn)在設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向機(jī)電元件（連接器、繼電器、薄型微電機(jī)等）的表面安裝化。對(duì)于機(jī)電元件的片狀化，微電杌的難度****，影響片狀化的主要障礙，一是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的厚度，其次是機(jī)械零件的尺寸，第三是縮小繞組的體積。本文著重討論片狀微電機(jī)的定義、片狀微電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、片狀微電機(jī)的線圈制造技術(shù)及片狀微電機(jī)的發(fā)展概況。
2片狀微電機(jī)的定義
片狀元件(chip components)是70年代后期國(guó)際上流行的一種新型電子元件，這種新型元件主要是供表面安裝技術(shù)使用。在片狀元件家族中，****問(wèn)世的是那些形如米粒大小、扁平的片狀無(wú)引線電阻、電容等，而目前開(kāi)發(fā)的片狀微電機(jī)，絕大多數(shù)不具備片狀元器件的特征。為適應(yīng)電子產(chǎn)品輕、薄、短、小化的要求及與表面安裝技術(shù)相適應(yīng)，習(xí)慣上將微小型化、采用片狀線圈、軸向磁路結(jié)構(gòu)并適合于表面安裝的微電機(jī)稱之為片狀微電機(jī)(chip micromotors)，其中關(guān)鍵是能為表面安裝技術(shù)(smt)所接受。又由于這類(lèi)電機(jī)軸向尺寸小于直徑，且大多數(shù)呈扁平結(jié)構(gòu)，所以廣義上稱為薄型微電機(jī)或扁平電機(jī)。
3片狀微電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)[2~4]
圖1給出了在音響、錄象設(shè)備中已經(jīng)廣泛采用的片狀無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用永磁材料做成的圓盤(pán)，軸向充磁成多對(duì)極。電樞線圈在電機(jī)的定子一側(cè)，卷成扇形宿平形狀酌線圈，置于轉(zhuǎn)子磁鐵相對(duì)位置上，電樞中沒(méi)有鐵心，所以電機(jī)系無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)，在磁場(chǎng)路徑上不含有任何鐵磁材料，因此無(wú)齒槽效應(yīng)、磁滯和渦流損耗，不存在鐵心飽和，故力矩波動(dòng)、速度波動(dòng)較小。此外，電機(jī)中沒(méi)有換向器和電刷，在線圈的空隙中放有用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的霍爾元件和用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子速度的頻率發(fā)生器(fg)，省去了電機(jī)附加測(cè)速及電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，并配有控制電樞電流和接受處理信號(hào)的電子電路，從而使整個(gè)電機(jī)結(jié)構(gòu)更趨于薄型化。
圖2為國(guó)外應(yīng)用在小型立體聲單放機(jī)、薄型錄像機(jī)中的一種片狀無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。該電機(jī)由電動(dòng)機(jī)本體和控制電路兩大部分組成。整個(gè)電機(jī)的外形為薄片狀(35mmx35mm×4.3mm)，在定子部分裝有位置檢測(cè)用的霍爾元件，電樞繞組采用混合型hp(hybrid pattern)線圈直接印制在電路板上，呈同心式片狀。轉(zhuǎn)子材料采用釹鐵硼永磁，磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向，轉(zhuǎn)子與定子底板（漏磁軛）呈懸臂式結(jié)構(gòu)，其控制電路和線圈同時(shí)印制在一塊板上，實(shí)現(xiàn)高度集成化模塊，大大提高了電機(jī)的可靠性。
4片狀微電機(jī)的線圈制造技術(shù)[4,5]
片狀微電機(jī)的線圈制造技術(shù)主要有三種：一種是采用繞線機(jī)逐個(gè)繞制。由于片狀微電機(jī)的線圈尺寸很小(l0mm以下)，多個(gè)線圈逐個(gè)繞制時(shí)，線圈的位置精度以及線圈之間的電氣連接精度很難保證，同時(shí)用這種方法使得通過(guò)電樞上兩個(gè)線圈的主磁通的利用率不高，對(duì)電機(jī)的進(jìn)一步小型化有妨礙，如果轉(zhuǎn)子磁鐵磁化不均勻，就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的瞬時(shí)變化（搖晃、脈沖干擾），使電機(jī)性能變差。圖1示出的電機(jī)線圈采用此種方法制作。圖3給出了這種電機(jī)的繞組示意圖。
| 
