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电感器应用市场
纵观当前电子产业的发展趋势,在应用功能日益丰富的前提下,轻薄化设计、环保节能、更快的处理速度等等是产品开发的主旋律,加上电感行业的定制化要求较高,存在一定的技术、市场壁垒,厂商需要较长时间的产品验证才能获得客户认可。这些因素使得电感器供应厂商必须要从材料和生产工艺上做更多的创新,不断研发更小尺寸、高价值的电感器产品,特别要是解决小型化和大电流需求在技术开发上的矛盾。
 
新应用催生更高要求
 
总体而言,电感器的发展正延续着小型化、高精度、高频化、低损耗、大功率、集成化、高可靠性等方向发展,但不同行业市场对于电感器产品的应用要求又各有差异。
 
在汽车电子领域,尽管国内汽车电子等市场有所放缓,但全球整体需求保持稳定,随着车联网、ADAS高级驾驶辅助系统等新兴应用的普及,曾经“高大上”的倒车雷达、车载娱乐、胎压监测、LED车灯等系统被越来越多的车厂作为标配安装在新车型上。“相应地,在这些产品上要求用到的倒车雷达用变压器、CAN总线系统的EMC滤波的共模电感、125KHz应答器线圈、双线圈功率电感等需求量持续增加。”爱普科斯(上海)产品服务有限公司产品市场部经理马良介绍道。TDK-爱普科斯(EPCOS)电感器主要有片式绕线电感、功率电感、色环电感、电源用和信号用扼流线圈以及变压器等各类产品。
 
此外,在太阳能逆变器行业,用户对转换效率的要求日益提高,并且对产品的生命周期也要求更长,这些对变压器和扼流圈产品提出了更高可靠性、更低损耗等需求。目前爱普科斯的电感器产品主要供应汽车电子、通信、工业电源、太阳能逆变器、智能家电等行业用户近期,随着市场总体需求的增大,爱普科斯的电感器产能稳中有涨,并会在未来时间内进一步扩产,以便全力支持新项目的量产计划。
 
而对于建筑和工业自动化应用来说,美商线艺电子(Coilcraft)集团技术销售总监翁志生表示,这些领域需要的是方便、安全、保密或节约成本的产品组合;至于刚刚兴起的可穿戴电子产品,微小器件的开发对于这类设备是必不可少的,且强调的是使用便利性。据介绍,线艺电子的电感器产品已被广泛应用于包括计算机和网络基础设施、移动设备和蜂窝(基站)设备、汽车、军工/航空航天以及LED照明等行业市场;同时产品也正被使用于各种物联网应用中,从嵌入式系统和无线传感器网络的电源管理和滤波电路,到建筑与工业自动化的隔离变压器,再到可穿戴电子设备的微小型射频电感和功率电感等等。
 
尤其是在可穿戴电子设备的开发过程中,村田电子贸易(上海)有限公司产品工程师袁一亮认为,在其它市场逐渐趋于饱和的情况下,对电感器产品未来需求量较大的可能会是智能可穿戴设备行业,这是一个非常有潜力的市场,且产品开发的多样化和可变性也同样值得期待,例如智能手环、智能手表等,对于小尺寸、低厚度的需求较为突显。据悉,近期村田收购了一家日本专业电感器厂商TOKO,后者在金属合金、一体成型化电感器技术方面非常成熟,因而有助于村田电感器开发的多元化。
 
封装规格:小型化、集成式3D线圈
对片式电感器来讲,终端产品更小的体积、更轻的重量等要求带动了整个电感
行业产品加速向小型化和集成化方向发展。
 
以汽车TPMS轮胎压力监测系统为例,马良表示:“越来越多的车厂要求整个模块的重量从约30g减少到10g左右,这对整个供应链包括IC、电池、电感器等提出了新的挑战,为此,爱普科斯在现有11mm长度的应答器线圈基础上开发出了3.2×2.5mm尺寸的新产品,也是目前市场上尺寸最小的应答器线圈。”另外针对PEPS无钥匙启动系统,爱普科斯还开发出了集成式3D应答器线圈,并已陆续量产。
同时,翁志生还指出:“随着产品尺寸缩小到0201封装规格,片式电感器的大小已近极限,因此其走势是继续推动小封装器件具备更高的性能。一般来说,无论是射频电感或是功率电感,在相同的性能水平下,都要尽可能地做到最小的封装尺寸。”目前,线艺电子开发的高Q /高SRF值片式电感器的封装大小可以做到0201规格;在功率电感方面,线艺在最近几年里也取得了进步,特别是超小型、超高效的XAL/XFL系列功率电感,由于在其内部采用了发绕线,同时外部还增加了坚固的磁屏蔽体,因而使得该系列产品在尽可能小的空间里可以发挥更好的性能。产品小型化要面对的另一大挑战是,产品的尺寸变得越来越小,在大批量生产的同时又要保证稳定的产品品质,这需要制造设备经过无数次的实验和丰富的工程技术诀窍才能实现。为此,尽可能地实现产品系列平台化、生产工艺自动化,也是目前各家供应厂商的主要开发目标之一。
 
例如,在变压器方面,针对汽车电喷系统和HID/LED应用,爱普科斯推出了EHR系列产品,在提高产品可靠性、可焊性以及降低损耗的同时,实现了产品的全自动化生产,有效降低了生产成本,提高了产品的竞争力。而针对新能源车市场,爱普科斯开发出了一系列平台化产品(如PTEM、PCEM等);在功率电感线上,双线电感是现阶段爱普科斯开发的重点,未来公司将在现有12×12mm产品系列的基础上开发尺寸7×7到15×15mm一系列的标准产品。
 
对比功率电感,射频电感用量上升
 
电感器主要分为两大类:功率电感和RF电感。功率电感是低频电感,频率范围一般小于10MHz,主要用于DC/DC转换、电源线扼流;RF射频电感的工作频率大于100MHz,主要应用于阻抗匹配、LC谐振电路中。
 
针对功率电感,现阶段村田的开发重点是大电流、低内阻、小型化;而在高频电感部分,村田的开发目标是高频率、高Q值,以满足各类市场的使用要求。“特别是在手机市场,PMIC周围的电感器由于工作频率的加快,感值越来越低,对电感的要求越来越高,这使得电感厂商面临一个不小的挑战。”袁一亮说道。最近村田面向可穿戴电子市场研发出了一款0603(inch)的功率电感,主要工艺是一体成型,优点在于全封闭结构,没有空气间隙,因而没有EMI磁场干扰和噪声的影响;材料则选用的是金属合金材料,它比一般的铁氧体饱和特性更好,对于温度的变化、感值变化小。

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