村田商品化2016尺寸、低直流电阻、支持大电流且高耐压的车载用金属功率电感器

发布时间：2024-02-01 15:12
作者：AMEYA360
来源：村田
阅读量：1585

　　株式会社村田制作所开发了采用绕线金属合金的新系列车载用功率电感器“DFE2MCPH_JL系列”。本产品是2016尺寸(2.0x1.6mm)的小型车载用功率电感器，既实现了40V的高耐压，又实现了行业超高水平的直流电阻和额定电流(注：基于本公司调查结果，截至2024年1月29日。)新产品从2024年1月开始量产。

村田商品化2016尺寸、低直流电阻、支持大电流且高耐压的车载用金属功率电感器

　　近年来，随着汽车行业的发展，高级驾驶辅助系统(ADAS)和IVI(In-Vehicle Infotainment)系统的性能不断提高，其中IVI是通过汽车中配备的IT设备向驾驶员和同乘人员提供信息和娱乐的车载功能。车辆上配备这两种功能的系统数量不断增加，这对于提供电力的电池和电源电路进一步实现低功耗和小尺寸提出更高的要求。

　　车载电源一般采用2级构成的电源电路，可以提供输入铅蓄电池12V电源的初级降压电源和向半导体供给1至2V的低电压电力的二次降压电源，功率电感器是用于构成DC-DC转换器等的电源电路的电感器。因此，村田通过投入新开发的材料并改进工艺和电极结构，成功地研发出2016小尺寸、具有出色的电气特性，且满足小型化、低损耗、支持大电流的车载用功率电感器。而且，耐电压高达40V，车载电子设备中广泛使用的一次电源和二次电源均可适用。

　　主要特点

　　*支持低电阻、大电流

　　与村田以前的产品(绕线金属合金车载用功率电感器“DFE2MCAH_J0系列”)相比，本产品直流电阻(Rdc)降低了38%，直流饱和额定电流值(Isat)提高了64%，温度上升额定电流(Itemp)提高了31%(在均为0.33μH的情况下)。

　　电感的直流电阻(Rdc)是绕线(铜线)的电阻成分，该值影响电感器的功率损耗和发热，越低越好;直流饱和电流值(Isat)是基于电感变化的额定电流值;而温度上升额定电流(Itemp)是基于温度上升限制的额定电流。新产品各项性能的提升，适合在ADAS等大电流驱动的车载电子设备电源电路中使用。

　　*高耐压

　　作为面向小型车载的金属功率电感器，同时实现了上述电气特性和以前难以实现的40V的耐电压，有助于提高可靠性。

　　*小型

　　作为车载用金属功率电感器实现了长宽2016(2.0x1.6mm)的小尺寸。有助于电路板实现进一步小型化。

     主要规格

村田商品化2016尺寸、低直流电阻、支持大电流且高耐压的车载用金属功率电感器

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　　为实现碳中和，本公司将于2040年度实现温室气体(GHG)净零排放，于2050年度实现包括供应链在内的GHG净零排放。通过此举，我们将加速气候变化对策的强化，为实现可持续社会做出贡献。　　村田制作所一直重视经营理念中的“文化发展”和“实践科学管理”，在经营事业活动的同时积极推进环保工作，在气候变化应对措施方面，制定高难度目标并付诸实行。鉴于近年来异常天气频繁，与气候有关的国际形势变化加剧，本公司在现行计划的基础上，将可再生能源引进计划提前，并设定了新的脱碳目标，以此为缓解气候变化做出贡献。　　首先，我们将RE100——即将事业活动中使用的电力100%转变为可再生能源——的实现时间目标提前15年，从以往的2050年度提前至2035年度(下图)。　　我们此前已加强了相关工作，例如在本公司用地内设置太阳能发电设备、通过物理及虚拟PPA协议采购具有额外性的稳定可再生能源等。其结果是，2023年度集团整体的可再生能源引进比率达到36.5%，提前超额达成了中期方针2024中提出的2024年度该比率达25%的目标。今后，我们将进一步加快可再生能源采购的相关工作，同时探讨新的手段，争取在2035年度实现可再生能源达100%。　　其次，在加快达成RE100的相关工作的同时，我们也大力推动削减燃料和燃气消耗产生的GHG排放量，为实现GHG净零排放设定新目标，争取在2040年度实现Scope1+2的GHG净零排放(碳中和)，并在2050年度实现包括Scope3在内的全供应链的碳中和——通过自行努力实现比基准年减少90%后，剩余排放量将利用国际公认的碳信用额来抵消。　　村田于2021年度得到SBTi认证，提出了2030年度之前实现Scope1+2的GHG排放量减少46%的目标(1.5℃目标)，以及Scope3减排27.5%的目标(WB2℃目标)，并一直在推动减排工作。　　在Scope1的减排方面，我们每年制定并实施约500项节能新措施，以抑制因事业扩张而增长的能源消耗，其效果相当于削减4到5万吨的二氧化碳。今后我们将进一步推动节能和燃料调整，减少生产过程中排放到大气中的GHG气体，对于无法消除的GHG，我们将利用碳信用额进行碳抵消，以此达成目标。　　在Scope3方面，我们于2023年度向超过200家供应商说明了本公司追求的姿态，并请求对方予以理解和合作。　　村田对部分供应商开展了访问和意见征询会，开始着手数据的精细化。此外，本公司还实施了模式转变和提高装载效率的措施，致力于减少物流造成的排放量。在以供应商为首的各位利益相关者的协助下，我们将继续细化数据，同时加快减排工作。　　村田集团将“加强气候变化对策”设定为重要课题，致力于实现脱碳社会，从而为解决全球的社会课题做出贡献。为实现2050年度的新目标，我们将通过进一步减少环境负担，争取实现经济价值和社会价值的良性循环。
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　　株式会社村田制作所研发了用于村田压电薄膜传感器Picoleaf™的评估板“EVK-v2”。相较以前的评估板，通过添加瑞萨电子的可编程混合信号集成电路IC GreenPAK™以及可直观操作的GUI(Graphical User Interface，用户界面)，允许用户通过鼠标或触摸面板等直观地向电脑发出指令，使得本评估板可更简单地实现Picoleaf验证功能，助力产品高效开发。本评估板将从2024年10月开始提供。　　村田的压电薄膜传感器Picoleaf是一款厚度低于0.2mm的薄型传感器，可高灵敏度地进行按压检测、体征信号检测和动作检测。旧评估板的输出模拟信号放大倍率是固定的，且在更改on/off判定阈值时需要改写源代码。因此，如果客户需要调整灵敏度，会使功能验证过程变得复杂。　　鉴于此，村田开发了本评估板，它能够改变picoleaf传感器输出模拟信号的放大倍率，并将其转换为微处理器可识别的数字信号通过采用瑞萨公司的GreenPAK IC，该评估板可同时连接4ch传感器。并且通过追加GUI功能，可以动态切换放大倍率、变更on/off判定输出的阈值、显示输出的模拟信号等。本评估板可更方便地进行Picoleaf评估，有助于产品的高效开发。      主要规格　　主要特点　　Picoleaf™是一款利用村田制作所专有的压电技术实现的柔性薄型压电薄膜传感器，使用聚乳酸(PLA)材料制成，可以检测“弯曲”、“扭转”、“压力”和“振动”。　　该新型传感器，厚度小于或等于0.2mm，即使与显示器或触摸屏组合使用也能节省空间;柔性结构，即使在带有曲面的高设计性设备上也能沿曲面粘贴。此外，还能用于包裹在圆柱体上那样的特别形状;另外，还可用于用水的场所(比附卫生间、厨房等)或水下检测压力，使用在洗衣机等使用水的设备;picoleaf还可在金属外壳上使用，创建无缝按钮。　　该传感器具有高灵敏度，可以检测1µm量级的微小位移。单个传感器可以检测显示器整个表面上的压力。此外，还可用于检测无意识的肌肉颤抖、抓握和脉搏等生物信号。　　该类传感器属于非热释电性，具有不因温度变化极化的物性，不存在因体温、日照或半导体等发热而引起的漂移，所以可遏制因热而产生的噪声。另外，传感器本身功耗为0，驱动放大电路也可以设计成低消耗电流(10uA左右)。而且，Picoleaf™属于环境友好材料，采用从植物中萃取的聚乳酸为原料的环境友好有机压电薄膜。它是一种碳中性材料，在它的制造、废弃和分解的生命周期中不会增加大气中的CO2，有助于实现SDGs。此外，它是符合欧洲RoHS指令的无铅产品。
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　　株式会社村田制作所扩充了移动设备专用与车载专用的0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)过热检测用PTC热敏电阻的系列产品，追加了标称电阻1kΩ系列，感知温度105℃、115℃的产品。本产品预定从10月起开始批量生产。　　PTC热敏电阻是Positive Temperature Coefficient Thermistor的缩写，PTC阻值在温度超过一定温度后剧烈上升，因此可在电路中起到过热保护的功能。　　随着智能手机和平板终端等移动设备的高功能化和小型化，电子部件的安装数量也不断增加。此外，在通信速度得到飞跃性提高的5G环境下，每个部件需要在单位时间内处理的信息量显著增加，部件的高负载带来发热量的激增，因此对过热检测部件的需求越来越高。　　此外，在符合AEC-Q200标准的车载用途中，随着LED插座的小型化需求增加，其内部用于过热检测的部件也有小型化趋势。　　鉴于此，村田通过改进陶瓷原料的成分和烧制技术，成功研发了标称电阻1kΩ系列的超小型0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)产品。与旧型号PRF15系列(1005M尺寸)相比体积缩小约80%，贴装面积缩小了约70%。　　此外，这是村田PRF系列中首款使用无铅原料的无Pb产品，因此也有助于减少环境负荷。　　主要特点　　1.作为移动设备专用标称电阻1kΩ系列，实现超小型0603M尺寸，为高密度贴装和节省电路板空间做贡献;　　2. PTC热敏电阻体积小，可高速响应;　　3. 使用无铅原料的无Pb产品;　　4. 无触点，不会发生开启/关闭时的干扰;　　5. 使用无铅原料的无Pb产品;　　6. 不需要复杂的电路结构，可削减部件数量;　　7. 检测发热后，如果恢复正常温度便会自动返回原来的电阻值，可反复使用;　　8. 室温(25℃)的电阻值1kΩ、感知温度105℃、115℃的电阻值10kΩ.　　对于确保电子元件的最佳性能和防止电子元件因受热而损坏，热管理是一项十分重要的技术。有关村田PTC热敏电阻的应用说明和推荐IC，可参考：东芝的Thermoflagger™过温检测IC与PTC热敏电阻结合使用，提供过温保护解决方案的案例。　　今后，村田将继续扩充温度传感产品系列，以满足市场对高密度贴装和小型化的需求，并为此做出贡献。
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优化电子设备导热，低成本量化碳吸收 : 脱碳环保，村田出新招！
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　　是否具有很好地支持脱碳和回收的环保性能，目前已成为人们决定购买商品和服务时的一个重要考虑因素。村田制作所正在利用积累的技术和知识，创建为实现可持续发展社会做贡献的新技术和新事业。　　村田在去年举办的“CEATEC 2023”上，就展示了两项新的脱碳环保技术成果：　　利用CO2传感器，简单低成本量化碳吸收，支持脱碳和海洋环境恢复;　　使用生物质材料的轻质导热材料，优化电子电气设备导热。　　CO2传感器：量化碳吸收　　目前，人们将可直接减少大气中CO2的自然界机制分为”绿碳“和”蓝碳“两种，森林中的树木吸收和储存的CO2被称作绿碳，蓝碳则是通过海藻和海草进行光合作用吸收并储存的CO2(下图)。　　蓝碳主要在被称为“海藻床”的海洋森林中被吸收和储存，那里生长着繁茂的海藻和海草。通过维护和扩大海藻床，可以增加蓝碳的吸收和储存量。此外，海藻床中还生活着多种多样的小鱼和海洋生物，保护海藻床，在增加蓝碳的同时恢复生物多样性。　　然而，迄今为止，人们却一直难以将蓝碳的吸收和储存量实现量化。蓝碳可以交易，但如何对吸收的CO2进行量化，还存在需要解决的课题!　　据村田制作所技术与事业开发本部 技术企划与新事业推进统括部的天白介绍，为了推动蓝碳生态系统的保护和扩大，日本制定了名为“J Blue Credit®认证”的制度，允许将在海藻床吸收的CO2量转化为经济价值并进行交易。争取实现脱碳目标的企业可以通过购买积分来对举措进行补充，而培育和管理海藻床的企业和团体能够通过出售积分来加快保护和扩大海藻床。J Blue Credit®可通过J Blue Credit - 日本蓝色经济技术研究协会(JBE)进行交易。申请积分时，需要对象海藻床吸收的CO2进行量化，但这项作业并不容易。　　目前，海藻床的CO2吸收量是通过无人机航拍和潜水员目视确认来调查海藻床面积和海藻种类，从而计算出来的，这需要很高的专业水平和调查成本。因此，很可能会导致通过积分获得的资金被调查用光、没有钱用于海藻床管理这种本末倒置的状况。　　村田的水下CO2传感器技术，可以便捷、低成本测量蓝碳的吸收量和储存量。据介绍，该技术基于村田现有产品——采用非色散型红外吸收法(Non-Dispersive InfraRed)方式、用于建筑物空调管理和农业温室的CO2浓度管理等的CO2传感器而开发的(图2)。该传感器不需要校准，可长期、准确、稳定地使用。但是，这是一种检测大气中CO2的传感器，无法检测溶解在水中的CO2。因此，村田通过添加从水中提取CO2的机构，成功开发出了水下CO2传感器。　　村田目前已经将该技术带到海藻床上验证其功能，并已确认它可以检测由于水下生态系统的光合作用而导致的CO2浓度因白天日照量变化而波动的情形。今后，村田制作所将积累与提高海藻床功能并有效扩大其面积的方法有关的知识，希望以这款传感器为起点，为生物多样性和海洋可视化做贡献。此外，我们还认为它可以用来帮助儿童和学生在环保教育中切实感受海藻床的作用。　　轻质导热材料：优化设备导热　　通常，在电气和电子设备中，通过让发热元件与设备的金属外壳接触以形成热传导路径并将热量释放到外部。但是，很难维持和确保稳定的接触点以便有效地散热，因此在发热元件和外壳之间填充基于树脂的导热材料以使其保持紧密接触。　　在高性能的电气和电子设备中，用于散热的导热材料多得出人意料。例如，在日益智能化的汽车领域，每辆车使用5至6kg的导热材料，并且今后还有继续增加的倾向。汽车制造商正在努力从元件材料层面开始减轻电动汽车(EV)的重量，以降低电动汽车的电力费用以及生产所耗电力时排放的CO2量。　　传统的导热材料采用氧化铝、氮化铝等相对较重的材料作为填料。村田制作所致力于开发的新型导热材料取代传统材料，据村田制作所技术与事业开发本部 材料技术中心 环境技术开发部的大西介绍，村田开发了一种更轻、热导率更高的新型导热填料，与传统材料相比，重量减轻了40%。　　导热材料一般是将具有导热作用的陶瓷等的颗粒(填料)用树脂硬化而成。村田对填料和树脂进行了改进，使用生物质材料的轻质导热材料是以生物质材料作为部分原料制成的新型轻质导热材料，有助于减轻对环境的影响，以进一步提高导热材料的环保性能。通过将其应用在半导体、电池等电气电子设备的发热部分与外部金属部分之间，可以提高散热效率并降低能耗。　　而且，传统的导热材料使用硅树脂作为树脂。然而，硅在废弃时，会被施以高温焚烧或填埋处理，废弃1kg的硅会产生约2kg的CO2。村田采用生物质材料作为树脂，将CO2的实质性排放量降到了零。生物质材料可以在500℃的较低温度下完全分解，并且可以通过将其与填料分离而容易地回收利用。　　此外，我们开发的新型导热材料有线膨胀系数比传统的硅小一个数量级的优点。在温度快速变化的环境中使用导热材料时，温度变化导致树脂反复膨胀和收缩，由此可能会导致发生填料分离的现象。使用新型导热材料可以防止这种现象的发生，提高电气和电子设备的可靠性并延长其寿命。　　村田技术创新DNA：助力脱碳环保　　村田为什么能成功开发出如此与众不同的新型导热材料?介入诸如水下传感应用这样的领域?　　村田开发的新型导热材料是通过应用我们在多层陶瓷电容器(MLCC)制造中积累的制作均质微粒材料并将其均匀分散的技术而产生的。可以说，正是因为有了村田的技术积累才实现了这种材料。我们开发的新型导热材料除了可用于汽车以外，还可以用到因高性能化而导致电子电路发热量增加的手机基站等多种领域。我们预计，需要散热材料轻量化和改进环保性能的电气和电子设备数量将越来越多。　　水下CO2传感器和使用生物质材料的轻质导热材料，让客户知道了如果利用村田迄今为止积累的技术和知识，就可能会从意想不到的角度诞生能为实现可持续发展做贡献的创新技术。
2024-09-25 14:50 阅读量：484
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