车载设备用高温保证片状铁氧体磁珠的提案

2017/1/31
基础

分类: 噪声对策PLAZA

1.要旨

近年来随着汽车电装化的发展,汽车音响设备等信息技术化和安装ADAS(先进驾驶系统)的事例不断增加。由于安装到这些设备上的无线规格的增加、半导体的工作频率高速化等,对传输噪声•辐射噪声的静噪元件需求也越来越高。
此外,随着汽车的轻量化、小型化,在引擎箱附近以及容易发热的地方,越发需要能够保证超过125℃的耐高温元件。
作为应对该需求的其中一个解决方案,下面介绍可在-55℃~+150℃温度下使用的高可靠性片状铁氧体磁珠。


2.铁氧体磁珠的必要性

如下所示是车载设备上必须使用铁氧体磁珠的2个原因。


1) 符合车载静噪规格

与一般设备用规格(CISPR22)相比,车载设备上的更严规格(CISPR25)可适用的案例更多,必须认识到规定频带内的对策。
这个频带包括,一直以来使用的AM无线频带150kHz和搭载多个GHz频带无线的汽车音响娱乐设备的6GHz频带。
铁氧体磁珠具有静噪难度比较高的FM调谐器频带~GHz频带的静噪特性。(图1)


图1.车载设备用静噪规格要求的频带和代表性铁氧体磁珠的静噪特性

图1.车载设备用静噪规格要求的频带和代表性铁氧体磁珠的静噪特性



2) 传感器的噪声耐性改善

对于保护地球环境和防止事故发生,汽车内置传感器变得越来越重要。为了降低油耗和废气中的NOx等(氮氧化物),要掌握引擎工作和排气状态的各种传感器所检测到的温度•流量•压力等,电子控制单元(ECU)对引擎工作控制进行微调整。
融合了传感器和通信设备的先进ADAS(先进驾驶系统)和ADS(自动驾驶系统),通过传感器掌握步行者和障碍物等汽车以外的状况,来控制方向盘、刹车、加速器。
该重要的感知能力会尽可能地避免因噪声而造成的劣化,传感器内置铁氧体磁珠,能够有效改善抗噪声干扰度。


株式会社 村田制作所的片状铁氧体磁珠通过简单的构造实现了低成本和小尺寸,是拥有丰富产品阵容的(以下*1)EMC(Electro Magnetic Compatibility: 电磁兼容性)静噪元件。通过一台设备简单方便地消除多个频带的噪声,铁氧体磁珠是个不错的选择。特别是在超过100 MHz的高频带域中,通过独特材料和减少杂散电容(不被期望的容量成分)的设计实现高阻抗,并有效发挥EMC静噪效果。

*1 噪声对策的基础 【第4讲】 噪声滤片状铁氧体磁珠



3.需要耐高温的铁氧体磁珠

对汽车来说,铁氧体磁珠变得越来越不可或缺,同时对于高于125℃耐高温的铁氧体磁珠的呼声也越来越高。

  为实现与汽车油耗直接相关的「轻量化」,想在引擎机箱内安装引擎系统和安全系统的电子控制单元(ECU),但是引擎机箱内高度变高。
     
  由于电子控制单元(ECU)小型化,不得不在发热元件(半导体)附近安装铁氧体磁珠,因此热量容易累积,形成高温。
     
  引擎系统和排气系统的传感器无论如何都将置于高温下,所以传感器中内置铁氧体磁珠时,也必须耐高温。

因此,如图2所示,引擎以外的需要保证高温的设备也不断增加。
村田制作所的车载对应片状铁氧体磁珠符合AEC-Q200标准,且通过独特材料和设计技术,实现了能够承受引擎机箱内环境的高可靠性,可研发满足保证温度的所有车载设备。

图2. 汽车内需要高温保证的电装设备

图2. 汽车内需要高温保证的电装设备


4.保证150℃的片状铁氧体磁珠介绍

1) 高温保证片状铁氧体磁珠的产品阵容

此次大幅扩充了保证150℃的铁氧体磁珠产品阵容,焊接贴装元件和导电性粘合剂贴装元件也能够选择。小型产品目前正在研发中,今后将对应更加广范围的产品阵容。

  对应导电性粘合剂贴装的外部电极银钯产品(符合AEC-Q200标准)
    BLM18AG_WH1系列
      适合0603 inch (1608 mm)尺寸/低频~宽带域的静噪对策
     
  对应焊接贴装的外部电极镀锡产品(符合AEC-Q200标准)
    BLM18AG_BH1系列
      适合0603 inch (1608 mm)尺寸/低频~宽带域的静噪对策
    BLM18BD_BH1系列
   
适合0603 inch (1608 mm)尺寸/信号线的静噪对策
    BLM18KG_BH1系列
   
适合0603 inch (1608 mm)尺寸/实现低直流阻抗的电源线的静噪对策
    BLM18KG_JH1系列
   
适合0603 inch (1608 mm)尺寸/对应最大4A的电源线的静噪对策
    BLM21AG_BH1系列
   
适合0805 inch (2012 mm)尺寸/低频~广带域的静噪对策
    BLM21PG_BH1系列
   
适合0805 inch (2012 mm尺寸/对应最大3.3A的电源线的静噪对策

2012サイズ/低周波から広帯域なノイズ対策に最適

表1.对应焊接贴装的保证150℃片状铁氧体磁珠总结

表1.对应焊接贴装的保证150℃片状铁氧体磁珠总结


2) 通过保证150℃的片状铁氧体磁珠的额定电流降额

保证150℃的产品规定了125℃和150℃温度状态下的额定电流,保证了150℃环境下的规格和可靠性。(降额参照图3)

图3.保证150℃的产品额定电流降额

图3.保证150℃的产品额定电流降额


5.结语

「对应焊接贴装的外部电极镀锡产品」于2016年5月0603 inch(1608 mm))产品作为新产品亮相,目前0805 inch (2012 mm)产品也在量产中。今后将继续扩充尺寸、对象频带的产品阵容,并继续研发可对应超过保证150℃(170℃以上)的产品。


株式会社 村田制作所
EMI事业部 商品技术部 商品技术2科
丸井 友树