【導(dǎo)讀】為了滿足高規(guī)格的可靠性要求，車載數(shù)字設(shè)備中搭載的電感器在使用材料及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面在設(shè)計(jì)中下足了功夫。村田在本期內(nèi)容介紹車載信息設(shè)備對(duì)應(yīng)的電感器LQH**PB系列的同時(shí)，還將介紹支持大電感值領(lǐng)域的LQH32DN、LQH43NN系列產(chǎn)品。
前言
近年來，隨著汽車電子化的發(fā)展，以音響和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)為首的車載用各種數(shù)字設(shè)備逐漸增加。并且，各國(guó)還出現(xiàn)了將車載相機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)配備的現(xiàn)象，預(yù)計(jì)相關(guān)市場(chǎng)在不遠(yuǎn)的將來還會(huì)擴(kuò)大。由于這些數(shù)字設(shè)備中有需要功率電感器、軛流線圈、天線匹配器等電感器的各種電路，因此隨著汽車市場(chǎng)的擴(kuò)大，對(duì)電感器的需求也將會(huì)增加。
雖然每個(gè)應(yīng)用所需的電感器規(guī)格不同，但車載數(shù)字設(shè)備用電感器所要求達(dá)到的一個(gè)共同點(diǎn)是“高可靠性”。與手機(jī)等一般性的生活設(shè)備中使用的電感器相比，車載數(shù)字設(shè)備中所用的電感器工作于相對(duì)嚴(yán)酷的環(huán)境當(dāng)中，對(duì)元器件的可靠性的要求也是嚴(yán)格的。為了滿足這種高規(guī)格的可靠性要求，車載數(shù)字設(shè)備中搭載的電感器在使用材料及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面在設(shè)計(jì)中下足了功夫。
本期內(nèi)容在介紹車載信息設(shè)備對(duì)應(yīng)的電感器LQH**PB系列的同時(shí)，還將介紹支持大電感值領(lǐng)域的LQH32DN、LQH43NN系列產(chǎn)品。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)
作為支持高規(guī)格可靠性要求的設(shè)計(jì)案例之一，我們可列舉出它在高強(qiáng)度的熱沖擊下完成試驗(yàn)的優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于車載元器件來說，要求必須在最低使用溫度與最高使用溫度之間進(jìn)行1000次循環(huán)熱沖擊試驗(yàn)。其中，用于車載信息設(shè)備的（電感器）的一般規(guī)格為-40℃↔+105℃，必須在這個(gè)溫度條件下進(jìn)行1000次循環(huán)熱沖擊試驗(yàn)。降低電感器的各個(gè)元器件的熱膨脹系數(shù)差是完成熱沖擊試驗(yàn)的重點(diǎn)。
LQH**PB系列產(chǎn)品
LQH**PB系列產(chǎn)品是在最高可達(dá)105℃的環(huán)境下使用的繞線型電感器，該系列在2012年5月被產(chǎn)品化至今已經(jīng)有2年的生產(chǎn)業(yè)績(jī)。LQH**PB系列的構(gòu)造是在鼓型磁芯周圍纏繞絕緣覆膜銅線，以減少漏磁及保護(hù)絕緣覆膜銅線達(dá)到提高產(chǎn)品強(qiáng)度等目的，是一種涂有磁性樹脂類型的產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)圖如圖1，產(chǎn)品照片如圖2。
LQH**PB系列產(chǎn)品推出的賣點(diǎn)在于磁性樹脂的最優(yōu)化提高了對(duì)熱沖擊的耐性。通過在磁性樹脂中添加提高硬化涂層強(qiáng)度的材料，降低了磁性樹脂部分開裂的可能性。此外，這是一款通過使鼓型磁芯和磁性樹脂熱膨脹系數(shù)差接近來降低對(duì)鼓型磁芯的壓力，并且同時(shí)減少了鼓型磁芯開裂的產(chǎn)品。采用這種樹脂，提高了對(duì)熱沖擊的耐性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)車載信息設(shè)備要求的-40℃↔+105℃/1000次循環(huán)的熱沖擊試驗(yàn)中，磁性樹脂、鼓型磁芯也不出現(xiàn)開裂的產(chǎn)品性能。
熱沖擊試驗(yàn)投入的循環(huán)數(shù)和開裂發(fā)生率的關(guān)系如圖3所示。可以得知，與面向一般民用市場(chǎng)的磁性樹脂在1000次循環(huán)試驗(yàn)以內(nèi)會(huì)發(fā)生開裂相比，我們開發(fā)出的用于車載信息設(shè)備的磁性樹脂在2000次循環(huán)之后仍未發(fā)生開裂現(xiàn)象。并且，已經(jīng)確認(rèn)在更為嚴(yán)酷的環(huán)境下---40℃↔+125℃中進(jìn)行的熱沖擊試驗(yàn)也沒有發(fā)生開裂現(xiàn)象。
圖3：熱沖擊試驗(yàn)投入周期 vs 裂紋發(fā)生率
LQH32DN、LQH43NNシリーズ LQH32DN、LQH43NN系列產(chǎn)品
LQH32DN、LQH43NN系列是為了適應(yīng)大電感值領(lǐng)域的車載電感市場(chǎng)的需求所設(shè)計(jì)的，它的最高使用環(huán)境溫度可達(dá)105℃，是一種無磁性樹脂型的繞線電感器。為了降低由于鼓型磁芯開裂及絕緣覆膜銅線的熱膨脹收縮引起的斷線風(fēng)險(xiǎn)，因而采用了無樹脂結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)概略圖如圖4，產(chǎn)品照片如圖5所示。
圖6、7所示為關(guān)于LQH43NN222K03在-40℃↔+105℃/2000循環(huán)熱沖擊試驗(yàn)前后的外觀照片，主要電氣特性的變化。在熱沖擊試驗(yàn)后，沒有發(fā)現(xiàn)鼓形磁芯的開裂及電線斷線等不合格現(xiàn)象。另外，關(guān)于主要的電氣特性，變化率也控制在±1%以內(nèi)，是滿足了車載用元器件性能要求的產(chǎn)品。
圖7：熱沖擊試驗(yàn) (-40℃↔+105℃) 中的主要電氣特性的變化
在圖8中，顯示了對(duì)于LQH43NN222K03在+105℃環(huán)境下，接通額定電流后的高溫負(fù)荷試驗(yàn)中的主要電氣特性變化。電氣特性的變化在±1%以內(nèi)，外觀未發(fā)現(xiàn)明顯異常。通過采用耐熱性等級(jí)高的電線，在高溫環(huán)境下也能保持高可靠性。
圖8：高溫負(fù)荷試驗(yàn) (+105℃ 環(huán)境/額定電流通電) 的主要電氣特性的變化
產(chǎn)品陣容
作為車載信息設(shè)備用電感器，加上本次介紹的3個(gè)系列，已合計(jì)推出了7個(gè)系列的產(chǎn)品。按尺寸來分，從3.2×2.5×1.7mmMax到5.0×5.0×2.2mmMax一應(yīng)具全。
結(jié)語
作為車載信息設(shè)備用高可靠性電感器，LQH系列產(chǎn)品的陣容得到了擴(kuò)充。通過提供這些產(chǎn)品，今后能夠繼續(xù)對(duì)預(yù)計(jì)生產(chǎn)數(shù)量會(huì)增加的汽車高性能化以及安全性能的提高做出貢獻(xiàn)。
另外，預(yù)計(jì)今后汽車的電子產(chǎn)品裝配率將會(huì)提高，因此高溫、高可靠性元器件的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，我們也將努力提高繞線電感器的性能，以適應(yīng)汽車市場(chǎng)的要求。
