【導讀】近年，隨著汽車電子化進程的不斷推進，以音頻和導航系統(tǒng)為首的車載用各種數碼設備不斷增加。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。村田將在這里介紹一種最高可在105℃的高溫環(huán)境下作業(yè)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，以音頻和導航系統(tǒng)為首的車載用各種數碼設備不斷增加。此外，各國規(guī)定了汽車后視攝像頭、車道偏離警告系統(tǒng)、自動緊急制動系統(tǒng)的義務搭載，使這些數碼設備中用來轉換電源電壓的電路里面所使用的功率電感的需求明顯增加。
功率電感的種類很多。最具代表性的一種型號是在鼓芯外面包裹絕緣涂層的銅線，在周圍加一個套筒核心，而涂層是一種混合性磁性材料制成的樹脂。另一種是空芯線圈和金屬粉末材料一體成型的金屬復合型型號。端子電極的話也分為金屬框架端子、焊錫電極、導電粘合劑等多個種類。
另一方面，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。我們將在這里介紹一種最高可在105℃的高溫環(huán)境下作業(yè)的繞線型電感器（圖1的LQH**PB系列）。
圖1：汽車信息設備用功率電感LQH**PB系列 (由左向右依次：32PB, 43PB, 5BPB)
上述LQH系列在鼓芯外面纏繞的絕緣涂層銅線的周圍，應用的磁性樹脂起到了減少漏磁通、保護絕緣涂層銅線，提高產品強度的作用。構造概論如圖2所示。
圖2： LQH系列的構造概論
商品特征
耐熱沖擊特性提高（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輪的熱沖擊試驗。在這當中，車載信息設備用更是規(guī)定在-40℃⇔+105℃的溫度條件下進行1000輪的熱沖擊試驗。
繞線型電感器的涂層材料“磁性樹脂”中含有環(huán)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輪的熱沖擊試驗中，磁性樹脂也會發(fā)生裂縫。此外，電感器的鼓芯部分使用的是鐵氧體材料，這種鐵氧體材料和磁性樹脂存在熱膨脹系數差。如果這種熱膨脹系數差很大的話，磁性樹脂的膨脹和收縮會導致應力傳遞到鼓芯，使鼓芯發(fā)生裂縫。
此次，由于我們添加了提高硬化涂膜強度的材料，從而開發(fā)出了車載信息設備用的樹脂，這種樹脂在抑制磁性樹脂發(fā)生裂紋的同時，鼓芯跟磁性樹脂的熱膨脹系數差接近時減小鼓芯應力，也能抑制鼓芯的裂紋。通過這些提高耐熱沖擊，我們開發(fā)出了新產品，即使是針對車載信息設備所要求的-40℃⇔+105℃/1000輪的熱沖擊試驗中也不會發(fā)生磁性樹脂、鼓芯裂紋的現象。
熱沖擊投入周期數和裂紋發(fā)生率的關系如圖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(fā)的車載信息設備用磁性樹脂在2000輪之后仍然沒有產生裂紋。并且確保即使在更嚴厲的-40℃⇔+125℃環(huán)境下的熱沖擊試驗中也不會產生裂紋。
圖3：熱沖擊試驗投入周期 vs裂紋發(fā)生率
-40℃⇔+105℃/2000輪熱沖擊試驗前后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制在±1%以內。-40℃⇔+105℃的環(huán)境下外觀上沒有任何的破壞，并且電氣特征保持穩(wěn)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： 熱沖擊實驗前后的外觀變化
圖5：熱沖擊實驗前后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個系列已經產品化。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系列的產品概要
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系列。由于能夠提供此類產品，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(huán)境負荷為保護地球環(huán)境做出了貢獻。
此外，今后還將積極地對應如今正在逐漸擴大的小型化、高溫環(huán)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。
