技术引领革新 村田制作所绕线电感器的拓展

  前言

  近年来，随着汽车电子化的发展，以音响和汽车导航系统为首的车载用各种数字设备逐渐增加。并且，各国还出现了将车载相机作为标准配备的现象，预计相关市场在不远的将来还会扩大。由于这些数字设备中有需要功率电感器、轭流线圈、天线匹配器等电感器的各种电路，因此随着汽车市场的扩大，对电感器的需求也将会增加。

  虽然每个应用所需的电感器规格不同，但车载数字设备用电感器所要求达到的一个共同点是“高可靠性”。与手机等一般性的生活设备中使用的电感器相比，车载数字设备中所用的电感器工作于相对严酷的环境当中，对元器件的可靠性的要求也是严格的。为了满足这种高规格的可靠性要求，车载数字设备中搭载的电感器在使用材料及产品结构等方面在设计中下足了功夫。

  本期内容在介绍车载信息设备对应的电感器LQH**PB系列的同时，还将介绍支持大电感值领域的LQH32DN、LQH43NN系列产品。

  产品设计的重点

  作为支持高规格可靠性要求的设计案例之一，我们可列举出它在高强度的热冲击下完成试验的优秀的结构设计。对于车载元器件来说，要求必须在最低使用温度与最高使用温度之间进行1000次循环热冲击试验。其中，用于车载信息设备的(电感器)的一般规格为-40℃↔+105℃，必须在这个温度条件下进行1000次循环热冲击试验。降低电感器的各个元器件的热膨胀系数差是完成热冲击试验的重点。

  LQH**PB系列产品

  LQH**PB系列产品是在最高可达105℃的环境下使用的绕线型电感器，该系列在2012年5月被产品化至今已经有2年的生产业绩。LQH**PB系列的构造是在鼓型磁芯周围缠绕绝缘覆膜铜线，以减少漏磁及保护绝缘覆膜铜线达到提高产品强度等目的，是一种涂有磁性树脂类型的产品。其结构图如图1，产品照片如图2。

  LQH**PB系列产品推出的卖点在于磁性树脂的最优化提高了对热冲击的耐性。通过在磁性树脂中添加提高硬化涂层强度的材料，降低了磁性树脂部分开裂的可能性。此外，这是一款通过使鼓型磁芯和磁性树脂热膨胀系数差接近来降低对鼓型磁芯的压力，并且同时减少了鼓型磁芯开裂的产品。采用这种树脂，提高了对热冲击的耐性，从而能够实现车载信息设备要求的-40℃↔+105℃/1000次循环的热冲击试验中，磁性树脂、鼓型磁芯也不出现开裂的产品性能。

  热冲击试验投入的循环数和开裂发生率的关系如图3所示。可以得知，与面向一般民用市场的磁性树脂在1000次循环试验以内会发生开裂相比，我们开发出的用于车载信息设备的磁性树脂在2000次循环之后仍未发生开裂现象。并且，已经确认在更为严酷的环境下---40℃↔+125℃中进行的热冲击试验也没有发生开裂现象。

  图3: 热冲击试验投入周期 vs 裂纹发生率

  LQH32DN、LQH43NNシリーズ LQH32DN、LQH43NN系列产品

  LQH32DN、LQH43NN系列是为了适应大电感值领域的车载电感市场的需求所设计的，它的最高使用环境温度可达105℃，是一种无磁性树脂型的绕线电感器。为了降低由于鼓型磁芯开裂及绝缘覆膜铜线的热膨胀收缩引起的断线风险，因而采用了无树脂结构。结构概略图如图4，产品照片如图5所示。

  图6、7所示为关于LQH43NN222K03在-40℃↔+105℃/2000循环热冲击试验前后的外观照片，主要电气特性的变化。在热冲击试验后，没有发现鼓形磁芯的开裂及电线断线等不合格现象。另外，关于主要的电气特性，变化率也控制在±1%以内，是满足了车载用元器件性能要求的产品。

  图7：热冲击试验 (-40℃↔+105℃) 中的主要电气特性的变化

  在图8中，显示了对于LQH43NN222K03在+105℃环境下，接通额定电流后的高温负荷试验中的主要电气特性变化。电气特性的变化在±1%以内，外观未发现明显异常。通过采用耐热性等级高的电线，在高温环境下也能保持高可靠性。

  图8：高温负荷试验 (+105℃ 环境/额定电流通电) 的主要电气特性的变化

  产品阵容

  作为车载信息设备用电感器，加上本次介绍的3个系列，已合计推出了7个系列的产品。

  按尺寸来分，从3.2×2.5×1.7mmMax到5.0×5.0×2.2mmMax一应具全。

  结语

  作为车载信息设备用高可靠性电感器，LQH系列产品的阵容得到了扩充。通过提供这些产品，今后能够继续对预计生产数量会增加的汽车高性能化以及安全性能的提高做出贡献。

  另外，预计今后汽车的电子产品装配率将会提高，因此高温、高可靠性元器件的需求将进一步扩大，我们也将努力提高绕线电感器的性能，以适应汽车市场的要求。