關於「功率電感」(Power Inductor)之發展趨勢

1、根據TrendForce研究顯示，2022年全世界智慧手機生產量達33億支，每一支均使用數十顆薄型功率電感使電源模組穩定運作及輸出。進一步推升電源模組對電感之性能，以開發出高負載轉換效能、低雜訊、穩定輸出等關件整合技術。

2、汽車工業發展近百年，在2020年開始新的汽車科技應用面，電子產品整車使用率從20%提升至現今的40%，滲透率大幅提升，預計2030年比重將提升到50%。汽車工業從過去的機械主導，演變為現今為電子主導，也就是說整車高度仰賴電子元件的處理方能行駛。基於安全性考量，磁性元件設計必須經過高溫、耐震等更嚴苛環境，滿足AEC-Q200之要求下，需重新思維。遂強度、耐受性將在電子微型化設計之下，同步提升為最大挑戰。

關於磁芯材料與電感元件：

磁芯材料

功率磁芯主要分為磁性金屬系及鐵氧磁體系，，磁性金屬系因具有高飽和磁束性質(1.5 T~2.0 T)，製成電感後有助於提升飽和電流及微型化；但磁性金屬之低電阻率產生磁性損失卻不利於頻率提升，截止頻率僅達數百kHz。目前常見之磁性金屬系有鐵鎳鉬合金(MPP)、鐵矽鋁合金(Sendust)、鐵鎳合金(High Flux)及鐵粉芯(Iron Powder)等磁性金屬或其複合體組合。反之，相較於磁性金屬系，鐵氧磁體系具有高導磁及高絕緣性，可提高電感量及降低高頻磁損失，使得截止頻率提升至數十MHz以上；但低飽和磁束(0.35 T~0.5 T)性質較不利於高飽和電流，使得鐵氧磁體磁芯遇到高負載電流時，容易加速飽和使得磁導率急遽下降。鐵氧磁體材料以鎳鋅(NiZn)、錳鋅(MnZn)為主體，若要達到高頻大電流等規格開發，必須適量摻雜各種微量氧化物於尖晶石結構或進行表面修飾改質，調控製程參數來調整晶格匹配、微結構分布等，達到降低應力及提高磁性等關鍵技術開發。

電感元件

新電感元件於電源設計過程中，主要負責電磁轉換儲存或雜訊濾波，係由磁芯材料與線圈繞組整合設計而成之單元結構。元件電感量與材料導磁率(μ)、線圈繞組匝數(N)的平方及等效磁路截面積(Ae)成正比，另外，電感線圈繞組之直流電阻(DCR)亦是重要設計參數之一，線圈電阻於直流電狀態下量測，其值取決電阻係數、導線直徑及長度等。線圈DCR值常在電感結構設計中被最小化，DCR值越小，意味著I2R損失越小，但就必須使用更粗的線徑，電感的體積就更大、成本更高。故必須折衷直流損失、元件尺寸及允許壓降間作最適化的設計。

汽車應用

電感元件之應用場合相當多，主要分為電磁儲能轉換、高頻RF濾波器、變壓器、馬達及感測器等領域。以智慧車載用電源模組來說，當車輛高速行駛過程中，車體溫度依不同功能模組如引擎室、ABS、LED等而產生不同溫升，溫度範圍分布由85˚C至150˚C，尤其是提供動力之引擎室周圍溫度更高達150˚C，如此高溫環境使用環境下，需要穩定電源來提供電子控制單元(Electronic Control Unit; ECU)進行操作及控制，特別是未來無人自駕車開始應用後，更不容許內部功率元件因長時間運作而發生突發性故障，致嚴重時影響到自駕車安全。