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技術(shù)前沿 | 銘普推動高可靠性車規(guī)級模壓電感質(zhì)變
“獨上西樓，月如鉤”，隨著Ai人工智能快速擴散并席卷全球的時代背景下，銘普人一貫秉承著“工匠”精神不斷的在智慧制造、智能制造、自動智造上拓新、創(chuàng)新、革新。為了適應(yīng)Ai革命對模壓電感提出更高效、更高算力和更高可靠性的需求，近年來我司也在不斷加大對模壓電感新工藝制造智能化、高性能新材料多元化方向的研發(fā)投入，并先后與華南理工大學、電子科技大學、中科院加強合作，推動我司科研創(chuàng)新。
“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”，從量變到質(zhì)變、從零到一，銘普在模壓電感制造領(lǐng)域十年磨一劍，在模壓電感技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新?，F(xiàn)已經(jīng)開發(fā)出了不同應(yīng)用場景需求的模壓電感。
眾所周知，模壓電感工藝是將線圈埋入粉末中并壓制成型經(jīng)過固化所得。傳統(tǒng)工藝存在以下弊端：
1. 高壓會導致線圈形變過大，增加了銅線短路Q低風險；
2. 基于線圈短路風險，胚體受壓壓力通常＜800Mpa，導致粉料致密度較低，合金粉通常密度低于5.6g/cm3，盡管通過調(diào)配粉料級配摻入羰基鐵等較細顆粒細粉，壓實密度也很難突破6.0g/cm3；
3. 過高的壓力也會改變磁粉微觀結(jié)構(gòu)導致其磁性能難以發(fā)揮，殘存的內(nèi)應(yīng)力還會導致模壓電感溫升電流較低，并導致產(chǎn)品損耗高。
“眾里尋他千百度，驀然回首”，通過不斷地鉆研反復(fù)試錯。終于，我司在工藝技術(shù)上已經(jīng)開發(fā)出T+P、T+U等成型技術(shù)工藝（圖1），不僅可以得到高密度的磁芯，還可以將線圈形變將低至幾乎無形變，大大提升模壓電感可靠性。
其技術(shù)特點：先通過磁性粉末（如鐵硅鋁、鐵鎳、鐵硅鉻、非晶等）超高壓成型得到高密度I-core、U-core、T-core磁芯（密度＞6g/cm3），再將繞制線圈與預(yù)制的高密度磁芯組合，進行二次低溫（180℃）低壓（低于300Mpa）并提前固化。
圖1.我司T+U全自動化產(chǎn)品線
典型應(yīng)用：可在高頻電源模塊（DC-DC轉(zhuǎn)換器）、車載電子、GPU供電上進行應(yīng)用。該工藝制備的模壓電感具有以下優(yōu)勢：
1．高能量密度：磁性粉末填充緊密，減少氣隙，提高磁導率，電感量和飽和電流更高。
2．低損耗：粉末顆粒間絕緣，有效抑制渦流損耗，高頻特性優(yōu)異（適合MHz級應(yīng)用）。
3．機械強度高：粉末壓鑄后結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，抗振動、抗沖擊性強，適合汽車電子等嚴苛環(huán)境。
4．設(shè)計靈活：可定制復(fù)雜形狀（如異形結(jié)構(gòu)），滿足小型化需求（如手機、穿戴設(shè)備）。
以下是我司預(yù)制core新工藝制備模壓電感的具體性能參數(shù)對比，與傳統(tǒng)冷壓工藝制備的同型號成品對比，我司自主研發(fā)的T+U熱壓新工藝制備的成品在以下方面具有優(yōu)勢：其中，體積較小2.9%，DCR降低64.4%，溫升電流提升166.6%，飽和電流提升22.3%（如圖2）；同型號產(chǎn)品對比，隨著電流增加（如圖3），其飽和電流曲線下降較傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品更緩慢，我司在T+U工藝技術(shù)上的研發(fā)創(chuàng)新的同時，在低損耗材料方向也取得了重要突破，通過在材料成分如非晶、納米晶等低損耗材料上和級配優(yōu)化配比上的技術(shù)突破并申請相關(guān)專利，該工藝條件下制備的模壓電感產(chǎn)品溫度隨著加載電流的增加較緩慢的增加，而傳統(tǒng)工藝電感產(chǎn)品溫升曲線增加急促。
圖2.T+U工藝制備模壓電感與傳統(tǒng)冷壓工藝產(chǎn)品性能參數(shù)對比
圖3.T+U工藝制備模壓電感與傳統(tǒng)冷壓工藝產(chǎn)品飽和及溫升曲線
如圖4所示為我司新工藝制備的模壓電感（左）和傳統(tǒng)工藝制備（右）的模壓電感內(nèi)部線圈圖。其中，T+U工藝采用扁線臥繞的繞線方式，傳統(tǒng)工藝采用圓線密排繞線，經(jīng)過兩種工藝壓制成型后，右側(cè)線圈形變非常明顯，線圈軸向壓縮平均形變量在36%，有的線形變甚至更到達到50%，作為對比的T+U成型工藝線圈軸向壓縮形變僅為4.2%。線圈形變過大會對銅線的漆膜要求更高，其形變越大線圈表皮破裂的風險也大大增加。同時，經(jīng)過高壓的線圈在老化試驗中也表現(xiàn)出更低的使用壽命（傳統(tǒng)成型產(chǎn)品老化試驗1300h后電性能會突破并失效，而T+U工藝產(chǎn)品老化試驗壽命可以高達1800h以上）。
圖4.T+U工藝制備模壓電感與傳統(tǒng)冷壓工藝產(chǎn)品內(nèi)部線圈形變情況
“待到山花爛漫時，她在叢中笑”，目前我司根據(jù)市場需求，逐漸開發(fā)出可應(yīng)用在車載OBC、GPU高算力大電流、超薄穿戴電子產(chǎn)品上的產(chǎn)品，并在市場大力上推廣應(yīng)用，銘普光磁在技術(shù)研發(fā)的道路上矢志深耕、奮勇追趕，在磁芯元器件領(lǐng)域必將躋身行業(yè)翹楚之列。
