近年来随着电子产品向高频化、高速化和小型化发展,要求元器件在适应实现高密度组装、表面组装技术方面得到极大的改进,片式元器件由于具有短、小、轻、薄、可靠性高等多种优点而被广泛采用。片式电阻、片式电容与片式电感是三种使用最多的片式无源元件。较之片式化电阻器和片式化电容器的快速发展、批量生产、迅速应用,由于电感元件结构复杂且受传统的绕线工艺限制,片式化的工艺难度较大,发展相对缓慢。国外自70年代起开始研制片式电感器,80年代初实现商品化。据日本机械电子工业振兴协会(eiaj)调查,目前日本电感器的片式化率为52%,同期电容器、电阻器的片式化比例都超过了75%。而我国电感器片式化的比例尚不到5%,电容器、电阻器的片式化率仅15%左右,大约落后于发达国家10~15年。
利用电感阻碍电流变化的特性,电感器可用于组成谐振、旁路、相位匹配等电路,这在电子仪器设备、消费性电子产品与电力配输设备中都有广泛的应用。信息产品(如pc、notebook)用片式电感器通常具有较高的电感值,但这类高电感值片式电感器的高频电感特性较差,无法用在工作频率较高的通讯设备中;而高频片式电感的电感值一般仅为信息产品用片式电感的千分之一左右,因此,它可在高频工作条件下仍保持优良的感抗特性。
移动通讯用高频片式电感市场分析
从国际市场看,目前全世界对片式电感器年需求量在100亿只以上,而生产量仅50亿只左右,产销缺口较大。在研制生产片式电感器方面,日本居世界之首。日本在80年代就先后建立了多条自动化生产线,其生产量约占世界总量的65%。在我国,当前生产的广播电视、收录机、录像机、通信设备、程控交换机、计算机等整机每年所需的近5亿只片式电感器半数以上要靠进口解决。此外,汽车电子、数字式hdtv、液晶显示电视机、袖珍电脑、微型小家电等产品对片式电感器需求量也较大,可见片式电感器的市场前景非常广阔。
目前,高频片式电感在每部移动电话中的使用量约为20~25只左右,在卫星定位系统(gps)、传呼器、蓝芽相关终端产品等无线通讯产品中也有一定的需求,但由于半导体集成电路的功能不断增强,单一产品中高频片式电感的使用量将逐年下降,然而随着新型无线终端产品的不断推陈出新,预期高频片式电感的总需求量仍将逐年升高。
按制作工艺可将高频片式电感分为高频绕线式片式电感、高频薄膜片式电感及高频叠层式片式电感,对这三类高频片式电感的制造工艺、特点以及全球市场的分析如下文所述。
高频绕线式片式电感
高频绕线式片式电感是将细导线绕在软磁铁氧体磁芯上制成,外层一般用树脂封固,或用铁氧体套筒形磁芯形成磁屏蔽;其关键技术是体积小型化,即在相当小的体积内,缠绕相当多的圈数,因此,拥有精密度较高的绕线技术可获得较高的成品合格率。以目前的技术来看,高频绕线式片式电感的小型化尺寸可能会停留在0402,突破0201尺寸将会面临相当大的技术困难,并且能否带来相对较高的利润仍值得怀疑。高频绕线式片式电感器是三种高频片式电感中品质因子(q)最高的一种,但是价格也最高;平均每一台移动电话内部大约需要5只高频绕线式片式电感,目前需求的主流尺寸规格为0603;而在第二代与未来的第三代移动电话系统中,高频绕线式片式电感都是必备的元件,但由于价格原因,移动电话厂商会尽量通过优化电路设计以减少使用量。
在国际高频绕线式片式电感器市场上,美国coilcraft公司占据了全球近七成的份额,月产量约在两亿只左右;日本sagami公司次之,拥有1500万只的月生产能力;美国api公司与日本的村田制作所(murata)也占有一定比重的供应量。
中国台湾地区也有多家厂商从事高频绕线式片式型电感的研发、生产销售,如台达电子、大毅科技、奇力新、千如电机等,其中产量最大的是以电源供应器起家的台达电子,去年年底月产量达到2300万只。台达电子的主要供货重心目前放在lg、samsung等韩国厂商,预计明年国外移动电话大厂向台商下oem订单量将大幅增加,台湾移动电话厂商将更多地采购本地元器件,台达电子的月产量将会扩大至2500万只。至于在产品的小型化方面,台达电子和外商展开积极竞争,目前台达电子、coilcraft、sagami等三家厂商已领先其它厂商开发出0402尺寸的产品。
而以生产片式电阻为主的大毅科技,为扩充产品也投入了高频绕线式片式电感的研发,现正在通过客户认证,原先量产计划为以0603为主,月产量1,200万只,供货对象则以国内移动电话厂商为主。奇力新与千如电机是台湾最早投入绕线式片式电感量产的厂商,虽然对高频的市场较为陌生,但以往绕线式电感的量产经验对其研发生产高频片式电感有一定的帮助,隶属台湾国宏集团的奇力新目前已能小批量生产并提供客户认证,月产量在300万只左右,产品以1008与0805为主;而千如电机目前尚处于研发阶段。
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