村田:車載信息設備用功率電感器分析
發布時間:2014-01-24 來源:村田 責任編輯:xueqi
【導讀】近jin年nian,隨sui著zhe汽qi車che電dian子zi化hua進jin程cheng的de不bu斷duan推tui進jin,以yi音yin頻pin和he導dao航hang係xi統tong為wei首shou的de車che載zai用yong各ge種zhong數shu碼ma設she備bei不bu斷duan增zeng加jia。車che載zai用yong數shu碼ma設she備bei的de電dian子zi元yuan器qi件jian追zhui求qiu的de是shi小xiao型xing化hua、耐高溫、高可靠性的要求。村田將在這裏介紹一種最高可在105℃的高溫環境下作業的繞線型電感器。
前言
近年,隨著汽車電子化進程的不斷推進,以音頻和導航係統為首的車載用各種數碼設備不斷增加。此外,各國規定了汽車後視攝像頭、車道偏離警告係統、自動緊急製動係統的義務搭載,使這些數碼設備中用來轉換電源電壓的電路裏麵所使用的功率電感的需求明顯增加。
gonglvdiangandezhongleihenduo。zuijudaibiaoxingdeyizhongxinghaoshizaiguxinwaimianbaoguojueyuantucengdetongxian,zaizhouweijiayigetaotonghexin,ertucengshiyizhonghunhexingcixingcailiaozhichengdeshuzhi。lingyizhongshikongxinxianquanhejinshufenmocailiaoyitichengxingdejinshufuhexingxinghao。duanzidianjidehuayefenweijinshukuangjiaduanzi、焊錫電極、導電粘合劑等多個種類。
另一方麵,車載用數碼設備的電子元器件追求的是小型化、耐高溫、高可靠性的要求。我們將在這裏介紹一種最高可在105℃的高溫環境下作業的繞線型電感器(圖1的LQH**PB係列)。

圖1:汽車信息設備用功率電感LQH**PB係列 (由左向右依次:32PB, 43PB, 5BPB)
上述LQH係列在鼓芯外麵纏繞的絕緣塗層銅線的周圍,應用的磁性樹脂起到了減少漏磁通、保護絕緣塗層銅線,提高產品強度的作用。構造概論如圖2所示。
圖2: LQH係列的構造概論
商品特征
耐熱衝擊特性提高(磁性樹脂材料的改良)
車載用的電子元器件都要求進行最低使用溫度⇔最高使用溫度1000輪的熱衝擊試驗。在這當中,車載信息設備用更是規定在-40℃⇔+105℃的溫度條件下進行1000輪的熱衝擊試驗。
繞線型電感器的塗層材料“磁性樹脂”中含有環氧樹脂,它將玻璃化轉變點作為界限實現很大的膨脹跟收縮,在-40℃⇔+105℃ / 1000輪(lun)的(de)熱(re)衝(chong)擊(ji)試(shi)驗(yan)中(zhong),磁(ci)性(xing)樹(shu)脂(zhi)也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)裂(lie)縫(feng)。此(ci)外(wai),電(dian)感(gan)器(qi)的(de)鼓(gu)芯(xin)部(bu)分(fen)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao),這(zhe)種(zhong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)和(he)磁(ci)性(xing)樹(shu)脂(zhi)存(cun)在(zai)熱(re)膨(peng)脹(zhang)係(xi)數(shu)差(cha)。如(ru)果(guo)這(zhe)種(zhong)熱(re)膨(peng)脹(zhang)係(xi)數(shu)差(cha)很(hen)大(da)的(de)話(hua),磁(ci)性(xing)樹(shu)脂(zhi)的(de)膨(peng)脹(zhang)和(he)收(shou)縮(suo)會(hui)導(dao)致(zhi)應(ying)力(li)傳(chuan)遞(di)到(dao)鼓(gu)芯(xin),使(shi)鼓(gu)芯(xin)發(fa)生(sheng)裂(lie)縫(feng)。
cici,youyuwomentianjialetigaoyinghuatumoqiangdudecailiao,congerkaifachulechezaixinxishebeiyongdeshuzhi,zhezhongshuzhizaiyizhicixingshuzhifashengliewendetongshi,guxingencixingshuzhiderepengzhangxishuchajiejinshijianxiaoguxinyingli,yenengyizhiguxindeliewen。tongguozhexietigaonairechongji,womenkaifachulexinchanpin,jishishizhenduichezaixinxishebeisuoyaoqiude-40℃⇔+105℃/1000輪的熱衝擊試驗中也不會發生磁性樹脂、鼓芯裂紋的現象。
熱衝擊投入周期數和裂紋發生率的關係如圖3所示。一般民用市場的磁性樹脂在1000輪以下就會產生裂紋,而我們開發的車載信息設備用磁性樹脂在2000輪之後仍然沒有產生裂紋。並且確保即使在更嚴厲的-40℃⇔+125℃環境下的熱衝擊試驗中也不會產生裂紋。

圖3:熱衝擊試驗投入周期 vs裂紋發生率
-40℃⇔+105℃/2000輪熱衝擊試驗前後的外觀圖片以及主要電氣特征的變化如圖4、5所示。
磁性樹脂和鼓芯都沒有看見裂紋產生。另外,電氣特征的變化也控製在±1%以內。-40℃⇔+105℃的環境下外觀上沒有任何的破壞,並且電氣特征保持穩定,這使其成為了能夠滿足車載用電子元器件性能要求的產品。
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圖4: 熱衝擊實驗前後的外觀變化


圖5:熱衝擊實驗前後的主要電氣特征的變化
產品一覽
汽車信息設備用功率電感以下的4個係列已經產品化。各產品概要如表1所示。
尺寸一覽,從最大3.2×2.5×1.7mm到最大5.0×5.0×2.2mm已經產品化。
表1,車載信息設備用功率電感LQH**PB係列的產品概要
圖6:代表項 (1.0µH/4.7µH/22µH)的直流重疊特性
結語
我們產品化了車載信息設備用的高可靠性功率電感LQH**PB係列。由於能夠提供此類產品,為汽車多功能化、提高安全性,特別是通過搭載EV/PHEV從而減輕了環境負荷為保護地球環境做出了貢獻。
此外,今後還將積極地對應如今正在逐漸擴大的小型化、高溫環境的需求,提高繞線型電感器的功能,為汽車市場的需求做出貢獻。
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