電感器應用市場(chǎng)：材料、工藝創(chuàng )新應對轉型

縱觀(guān)當前電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，在應用功能日益豐富的前提下，輕薄化設計、環(huán)保節能、更快的處理速度等等是產(chǎn)品開(kāi)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(chǎng)壁壘，廠(chǎng)商需要較長(cháng)時(shí)間的產(chǎn)品驗證才能獲得客戶(hù)認可。這些因素使得電感器供應廠(chǎng)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(kāi)發(fā)上的矛盾。

 

新應用催生更高要求

 

總體而言，電感器的發(fā)展正延續著(zhù)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(chǎng)對于電感器產(chǎn)品的應用要求又各有差異。

 

在汽車(chē)電子領(lǐng)域，盡管?chē)鴥绕?chē)電子等市場(chǎng)有所放緩，但全球整體需求保持穩定，隨著(zhù)車(chē)聯(lián)網(wǎng)、ADAS高級駕駛輔助系統等新興應用的普及，曾經(jīng)“高大上”的倒車(chē)雷達、車(chē)載娛樂(lè )、胎壓監測、LED車(chē)燈等系統被越來(lái)越多的車(chē)廠(chǎng)作為標配安裝在新車(chē)型上。“相應地，在這些產(chǎn)品上要求用到的倒車(chē)雷達用變壓器、CAN總線(xiàn)系統的EMC濾波的共模電感、125KHz應答器線(xiàn)圈、雙線(xiàn)圈功率電感等需求量持續增加。”愛(ài)普科斯(上海)產(chǎn)品服務(wù)有限公司產(chǎn)品市場(chǎng)部經(jīng)理馬良介紹道。TDK-愛(ài)普科斯(EPCOS)電感器主要有片式繞線(xiàn)電感、功率電感、色環(huán)電感、電源用和信號用扼流線(xiàn)圈以及變壓器等各類(lèi)產(chǎn)品。

 

 

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

 

此外，在太陽(yáng)能逆變器行業(yè)，用戶(hù)對轉換效率的要求日益提高，并且對產(chǎn)品的生命周期也要求更長(cháng)，這些對變壓器和扼流圈產(chǎn)品提出了更高可靠性、更低損耗等需求。目前愛(ài)普科斯的電感器產(chǎn)品主要供應汽車(chē)電子、通信、工業(yè)電源、太陽(yáng)能逆變器、智能家電等行業(yè)用戶(hù)近期，隨著(zhù)市場(chǎng)總體需求的增大，愛(ài)普科斯的電感器產(chǎn)能穩中有漲，并會(huì )在未來(lái)時(shí)間內進(jìn)一步擴產(chǎn)，以便全力支持新項目的量產(chǎn)計劃。

 

而對于建筑和工業(yè)自動(dòng)化應用來(lái)說(shuō)，美商線(xiàn)藝電子(Coilcraft)集團技術(shù)銷(xiāo)售總監翁志生表示，這些領(lǐng)域需要的是方便、安全、保密或節約成本的產(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(kāi)發(fā)對于這類(lèi)設備是必不可少的，且強調的是使用便利性。據介紹，線(xiàn)藝電子的電感器產(chǎn)品已被廣泛應用于包括計算機和網(wǎng)絡(luò )基礎設施、移動(dòng)設備和蜂窩(基站)設備、汽車(chē)、軍工/航空航天以及LED照明等行業(yè)市場(chǎng)；同時(shí)產(chǎn)品也正被使用于各種物聯(lián)網(wǎng)應用中，從嵌入式系統和無(wú)線(xiàn)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，再到可穿戴電子設備的微小型射頻電感和功率電感等等。

 

封裝規格：小型化、集成式3D線(xiàn)圈

 

對片式電感器來(lái)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(chē)TPMS輪胎壓力監測系統為例，馬良表示：“越來(lái)越多的車(chē)廠(chǎng)要求整個(gè)模塊的重量從約30g減少到10g左右，這對整個(gè)供應鏈包括IC、電池、電感器等提出了新的挑戰，為此，愛(ài)普科斯在現有11mm長(cháng)度的應答器線(xiàn)圈基礎上開(kāi)發(fā)出了3.2×2.5mm尺寸的新產(chǎn)品，也是目前市場(chǎng)上尺寸最小的應答器線(xiàn)圈。”另外針對PEPS無(wú)鑰匙啟動(dòng)系統，愛(ài)普科斯還開(kāi)發(fā)出了集成式3D應答器線(xiàn)圈，并已陸續量產(chǎn)。

 

 

美商線(xiàn)藝電子(Coilcraft)集團技術(shù)銷(xiāo)售總監翁志生

 

同時(shí)，翁志生還指出：“隨著(zhù)產(chǎn)品尺寸縮小到0201封裝規格，片式電感器的大小已近極限，因此其走勢是繼續推動(dòng)小封裝器件具備更高的性能。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)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(xiàn)藝電子開(kāi)發(fā)的高Q /高SRF值片式電感器的封裝大小可以做到0201規格；在功率電感方面，線(xiàn)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，由于在其內部采用了發(fā)繞線(xiàn)，同時(shí)外部還增加了堅固的磁屏蔽體，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)品小型化要面對的另一大挑戰是，產(chǎn)品的尺寸變得越來(lái)越小，在大批量生產(chǎn)的同時(shí)又要保證穩定的產(chǎn)品品質(zhì)，這需要制造設備經(jīng)過(guò)無(wú)數次的實(shí)驗和豐富的工程技術(shù)訣竅才能實(shí)現。為此，盡可能地實(shí)現產(chǎn)品系列平臺化、生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，也是目前各家供應廠(chǎng)商的主要開(kāi)發(fā)目標之一。

 

例如，在變壓器方面，針對汽車(chē)電噴系統和HID/LED應用，愛(ài)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。而針對新能源車(chē)市場(chǎng)，愛(ài)普科斯開(kāi)發(fā)出了一系列平臺化產(chǎn)品(如PTEM、PCEM等)；在功率電感線(xiàn)上，雙線(xiàn)電感是現階段愛(ài)普科斯開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，未來(lái)公司將在現有12×12mm產(chǎn)品系列的基礎上開(kāi)發(fā)尺寸7×7到15×15mm一系列的標準產(chǎn)品。

 

 

對比功率電感，射頻電感用量上升

 

電感器主要分為兩大類(lèi)：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轉換、電源線(xiàn)扼流；RF射頻電感的工作頻率大于100MHz，主要應用于阻抗匹配、LC諧振電路中。

 

針對功率電感，現階段村田的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是大電流、低內阻、小型化；而在高頻電感部分，村田的開(kāi)發(fā)目標是高頻率、高Q值，以滿(mǎn)足各類(lèi)市場(chǎng)的使用要求。“特別是在手機市場(chǎng)，PMIC周?chē)碾姼衅饔捎诠ぷ黝l率的加快，感值越來(lái)越低，對電感的要求越來(lái)越高，這使得電感廠(chǎng)商面臨一個(gè)不小的挑戰。”袁一亮說(shuō)道。最近村田面向可穿戴電子市場(chǎng)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)在于全封閉結構，沒(méi)有空氣間隙，因而沒(méi)有EMI磁場(chǎng)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，對于溫度的變化、感值變化小。

 

 

村田電子貿易(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(lái)深圳順絡(luò )電子股份有限公司在微型疊層電感的開(kāi)發(fā)上取得了長(cháng)足的進(jìn)步，該公司市場(chǎng)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(zhù)4G通信應用的普及，預計今后市場(chǎng)的需求量將大增。例如，4G智能手機相對于3G手機來(lái)說(shuō)，射頻電感的用量增長(cháng)了3倍，但由于電路板空間并沒(méi)有太大變化，因此需要縮減產(chǎn)品的尺寸。在3G和功能機時(shí)代，產(chǎn)品規格以0402規格為主，而進(jìn)入4G應用后，則會(huì )以0201規格為主打產(chǎn)品。”

 

另外，線(xiàn)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應用中諧波濾波器的優(yōu)化選擇。