开发薄型电感材料 缩减无线充电模块体积

工研院材化所电磁材料元件研究室主任唐敏注。

利用磁场传输功率，能够实现无线充电的便利性，此类无线充电技术在近年有长足发展。然而，长久以来，此类技术始终存在材料厚度无法有效缩减的问题，这是因为材料厚度和传输功率为正相关，也就是说，若要求传输功率高，材料厚度就得加厚。

针对此问题，工研院材化所电磁材料元件研究室研究主任唐敏注说明指出，「开发饱和磁化量更大的导磁材料是有效解方。」循此途径，工研院已研发出一款薄形电感材料，可缩减无线充电模块厚度。

材料特性最佳化  提高充电效率

材料的不同，对于线圈的电感量大小、传递功率大小等皆有所影响，若要实现兼顾薄型及传输功率大等特性的无线充电模块，则相关材料的特性，例如导磁率、饱和度皆是愈高越佳。「然而，这些材料特性的表现通常是相反的，也就是说，导磁率越低，则饱和度就越高。」理想的导磁材料必须具备很高的导磁率，亦即只要加上一个磁场，就会产生千倍万倍的磁通量。

然而磁通量有其饱和限制，到达饱和点后，无论再加上多大的磁场，磁通量都无法再增加。导磁率和磁通量饱和度之间的取舍衡量，是厂商在选择无线充电材料时的重要考量。

工研院从材料模拟选用、配方组成设计、晶项结构及制程调控等方面着手，进行材料的最佳化，以求在保持一定导磁率的情况下，饱和度可以尽量提高。

宽频材料  适用磁感应及磁共振技术

此外，唐敏注进一步提到，目前磁感应及磁共振这两项无线充电技术各有优势，因此已有半导体业者推出同时支持这两种技术的双模芯片产品。磁感应和磁共振技术的使用频段不同，分别落于100？200KHz之间和6.78MHz，而频率越低，导磁率就越高，磁通量饱和度也就越低。

同时支持此两种技术可灵活因应不同情况的需求，然而需用到两组材料，如此将明显增加模块厚度及成本。为解决此问题，工研院已成功开发频率范围涵盖100KHz到10MHz的宽频材料，也就是说，一种磁性料就能支持两种技术，如此不仅可缩小模块体积并能降低成本。

唐敏注进一步说明，「同一磁性材料可同时适用于磁感应和磁共振的频段，且我们采用的镍锌系铁氧磁体(NiZn Ferrite)和锰锌系铁氧磁体(MnZn Ferrite)电感材料，能有效提高磁通量饱和度，且由于采用薄型外观设计，因此容易实现模块整合。」

自2015开发成功新材料后，目前已有国内外材料厂，以及手机、充电器等终端应用业者与工研院洽谈合作事宜。接下来，工研院材料所将持续投入可以实现更薄型、更高功率的材料，并积极挖掘与台湾零组件及IC设计者合作的机会。