電感器應(yīng)用市場：材料、工藝創(chuàng)新應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)型

縱觀當(dāng)前電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在應(yīng)用功能日益豐富的前提下，輕薄化設(shè)計(jì)、環(huán)保節(jié)能、更快的處理速度等等是產(chǎn)品開發(fā)的主旋律，加上電感行業(yè)的定制化要求較高，存在一定的技術(shù)、市場壁壘，廠商需要較長時(shí)間的產(chǎn)品驗(yàn)證才能獲得客戶認(rèn)可。這些因素使得電感器供應(yīng)廠商必須要從材料和生產(chǎn)工藝上做更多的創(chuàng)新，不斷研發(fā)更小尺寸、高價(jià)值的電感器產(chǎn)品，特別要是解決小型化和大電流需求在技術(shù)開發(fā)上的矛盾。

 

新應(yīng)用催生更高要求

 

總體而言，電感器的發(fā)展正延續(xù)著小型化、高精度、高頻化、低損耗、大功率、集成化、高可靠性等方向發(fā)展，但不同行業(yè)市場對(duì)于電感器產(chǎn)品的應(yīng)用要求又各有差異。

 

在汽車電子領(lǐng)域，盡管國內(nèi)汽車電子等市場有所放緩，但全球整體需求保持穩(wěn)定，隨著車聯(lián)網(wǎng)、ADAS高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)等新興應(yīng)用的普及，曾經(jīng)“高大上”的倒車?yán)走_(dá)、車載娛樂、胎壓監(jiān)測(cè)、LED車燈等系統(tǒng)被越來越多的車廠作為標(biāo)配安裝在新車型上。“相應(yīng)地，在這些產(chǎn)品上要求用到的倒車?yán)走_(dá)用變壓器、CAN總線系統(tǒng)的EMC濾波的共模電感、125KHz應(yīng)答器線圈、雙線圈功率電感等需求量持續(xù)增加。”愛普科斯(上海)產(chǎn)品服務(wù)有限公司產(chǎn)品市場部經(jīng)理馬良介紹道。TDK-愛普科斯(EPCOS)電感器主要有片式繞線電感、功率電感、色環(huán)電感、電源用和信號(hào)用扼流線圈以及變壓器等各類產(chǎn)品。

 

 

愛普科斯(上海)產(chǎn)品服務(wù)有限公司產(chǎn)品市場部經(jīng)理馬良

 

此外，在太陽能逆變器行業(yè)，用戶對(duì)轉(zhuǎn)換效率的要求日益提高，并且對(duì)產(chǎn)品的生命周期也要求更長，這些對(duì)變壓器和扼流圈產(chǎn)品提出了更高可靠性、更低損耗等需求。目前愛普科斯的電感器產(chǎn)品主要供應(yīng)汽車電子、通信、工業(yè)電源、太陽能逆變器、智能家電等行業(yè)用戶近期，隨著市場總體需求的增大，愛普科斯的電感器產(chǎn)能穩(wěn)中有漲，并會(huì)在未來時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)，以便全力支持新項(xiàng)目的量產(chǎn)計(jì)劃。

 

而對(duì)于建筑和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用來說，美商線藝電子(Coilcraft)集團(tuán)技術(shù)銷售總監(jiān)翁志生表示，這些領(lǐng)域需要的是方便、安全、保密或節(jié)約成本的產(chǎn)品組合；至于剛剛興起的可穿戴電子產(chǎn)品，微小器件的開發(fā)對(duì)于這類設(shè)備是必不可少的，且強(qiáng)調(diào)的是使用便利性。據(jù)介紹，線藝電子的電感器產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于包括計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、移動(dòng)設(shè)備和蜂窩(基站)設(shè)備、汽車、軍工/航空航天以及LED照明等行業(yè)市場；同時(shí)產(chǎn)品也正被使用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，從嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的電源管理和濾波電路，到建筑與工業(yè)自動(dòng)化的隔離變壓器，再到可穿戴電子設(shè)備的微小型射頻電感和功率電感等等。

 

封裝規(guī)格：小型化、集成式3D線圈

 

對(duì)片式電感器來講，終端產(chǎn)品更小的體積、更輕的重量等要求帶動(dòng)了整個(gè)電感行業(yè)產(chǎn)品加速向小型化和集成化方向發(fā)展。

 

以汽車TPMS輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，馬良表示：“越來越多的車廠要求整個(gè)模塊的重量從約30g減少到10g左右，這對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈包括IC、電池、電感器等提出了新的挑戰(zhàn)，為此，愛普科斯在現(xiàn)有11mm長度的應(yīng)答器線圈基礎(chǔ)上開發(fā)出了3.2×2.5mm尺寸的新產(chǎn)品，也是目前市場上尺寸最小的應(yīng)答器線圈。”另外針對(duì)PEPS無鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)，愛普科斯還開發(fā)出了集成式3D應(yīng)答器線圈，并已陸續(xù)量產(chǎn)。

 

 

美商線藝電子(Coilcraft)集團(tuán)技術(shù)銷售總監(jiān)翁志生

 

同時(shí)，翁志生還指出：“隨著產(chǎn)品尺寸縮小到0201封裝規(guī)格，片式電感器的大小已近極限，因此其走勢(shì)是繼續(xù)推動(dòng)小封裝器件具備更高的性能。一般來說，無論是射頻電感或是功率電感，在相同的性能水平下，都要盡可能地做到最小的封裝尺寸。”目前，線藝電子開發(fā)的高Q /高SRF值片式電感器的封裝大小可以做到0201規(guī)格；在功率電感方面，線藝在最近幾年里也取得了進(jìn)步，特別是超小型、超高效的XAL/XFL系列功率電感，由于在其內(nèi)部采用了發(fā)繞線，同時(shí)外部還增加了堅(jiān)固的磁屏蔽體，因而使得該系列產(chǎn)品在盡可能小的空間里可以發(fā)揮更好的性能。

 

產(chǎn)品小型化要面對(duì)的另一大挑戰(zhàn)是，產(chǎn)品的尺寸變得越來越小，在大批量生產(chǎn)的同時(shí)又要保證穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)，這需要制造設(shè)備經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和豐富的工程技術(shù)訣竅才能實(shí)現(xiàn)。為此，盡可能地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列平臺(tái)化、生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，也是目前各家供應(yīng)廠商的主要開發(fā)目標(biāo)之一。

 

例如，在變壓器方面，針對(duì)汽車電噴系統(tǒng)和HID/LED應(yīng)用，愛普科斯推出了EHR系列產(chǎn)品，在提高產(chǎn)品可靠性、可焊性以及降低損耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的全自動(dòng)化生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的競爭力。而針對(duì)新能源車市場，愛普科斯開發(fā)出了一系列平臺(tái)化產(chǎn)品(如PTEM、PCEM等)；在功率電感線上，雙線電感是現(xiàn)階段愛普科斯開發(fā)的重點(diǎn)，未來公司將在現(xiàn)有12×12mm產(chǎn)品系列的基礎(chǔ)上開發(fā)尺寸7×7到15×15mm一系列的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

 

 

對(duì)比功率電感，射頻電感用量上升

 

電感器主要分為兩大類：功率電感和RF電感。功率電感是低頻電感，頻率范圍一般小于10MHz，主要用于DC/DC轉(zhuǎn)換、電源線扼流；RF射頻電感的工作頻率大于100MHz，主要應(yīng)用于阻抗匹配、LC諧振電路中。

 

針對(duì)功率電感，現(xiàn)階段村田的開發(fā)重點(diǎn)是大電流、低內(nèi)阻、小型化；而在高頻電感部分，村田的開發(fā)目標(biāo)是高頻率、高Q值，以滿足各類市場的使用要求。“特別是在手機(jī)市場，PMIC周圍的電感器由于工作頻率的加快，感值越來越低，對(duì)電感的要求越來越高，這使得電感廠商面臨一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。”袁一亮說道。最近村田面向可穿戴電子市場研發(fā)出了一款0603(inch)的功率電感，主要工藝是一體成型，優(yōu)點(diǎn)在于全封閉結(jié)構(gòu)，沒有空氣間隙，因而沒有EMI磁場干擾和噪聲的影響；材料則選用的是金屬合金材料，它比一般的鐵氧體飽和特性更好，對(duì)于溫度的變化、感值變化小。

 

 

村田電子貿(mào)易(上海)有限公司產(chǎn)品工程師袁一亮

 

在疊層高頻電感方面，近年來深圳順絡(luò)電子股份有限公司在微型疊層電感的開發(fā)上取得了長足的進(jìn)步，該公司市場部總經(jīng)理趙霆表示：“疊層高頻電感主要用在射頻電路中，隨著4G通信應(yīng)用的普及，預(yù)計(jì)今后市場的需求量將大增。例如，4G智能手機(jī)相對(duì)于3G手機(jī)來說，射頻電感的用量增長了3倍，但由于電路板空間并沒有太大變化，因此需要縮減產(chǎn)品的尺寸。在3G和功能機(jī)時(shí)代，產(chǎn)品規(guī)格以0402規(guī)格為主，而進(jìn)入4G應(yīng)用后，則會(huì)以0201規(guī)格為主打產(chǎn)品。”

 

另外，線藝電子也剛剛推出了新型0402封裝的電感——0402DF系列射頻電感，相比其它同等規(guī)格尺寸的電感而言，其電感值更高、直流電阻DCR更低，是射頻扼流圈及濾波應(yīng)用的較佳選擇。0402DF 系列電感可提供25個(gè)電感值，范圍從20到3300 nH不等，所有電感值的公差均為 5%，具有目前 0402 封裝產(chǎn)品中最低的直流電阻，且擁有超低DCR特性，是NFC應(yīng)用中諧波濾波器的優(yōu)化選擇。