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介紹高磁導率錳鋅鐵氧體材料

時間:2011-03-29 20:25:50來源:原創 作者:admin 點擊:

軟磁鐵氧體材料是國民經濟中一種非常重要的基礎功能材料,廣泛應用于各類電子產品中,例如:通信設備,家用電器,計算機,汽車等。近年來,電子產品向輕、薄、短、小方向的發展,對軟磁鐵氧體材料的性能提出了更高的要求,其中高磁導率錳鋅材料是隨著市場發展變化最快,市場前景最好的材料之一。《版權聲明:本文由www.hezos.tw整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


高磁導率錳鋅鐵氧體材料主要用于電路" >電子電路寬帶變壓器,綜合業務數字網(ISDN)、局域網(LAN)、寬域網(WAN)、背景照明等領域的脈沖變壓器,抗電磁波濾波器等領域。這些領域的磁心基本上是在弱場下工作,材料的高磁導率就會顯示出獨特的優越性。《版權聲明:本文由www.hezos.tw整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  首先,材料的磁導率較高時,較少的線圈匝數就可以獲得的電感量,進而有效地降低線圈的直流電阻及由其引起的損耗;其次,使用磁導率高的材料能明顯減小變壓器的體積,有利于器件和系統的小型化、輕量化。這些特點順應了電子產品的發展趨勢,目前其產量已占軟磁鐵氧體總產量的25%。隨著通信、計算機、網絡等電子信息產業的高速發展,其市場以年均20%的速度高速增長。,國內外相關企業對高磁導率MnZn鐵氧體的研究都非常重視,研究成果不斷涌現。材料研究進展早期高導材料的發展只是片面追求高磁導率和的居里溫度。然而,這種材料在中的應用十分有限,應用市場大量的要求材料不僅要具有高的初始磁導率,具有的溫度特性、頻率特性、低的損耗、高的阻抗和的疊加性能等。這就要求在提高磁導率的,兼顧其他性能參數,使材料性能達到一個很好的平衡。《版權聲明:本文由www.hezos.tw整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  高磁導率領域的研究已經從簡單的追求高磁導率轉移到提高綜合性能上來,這是當前高磁導率鐵氧體的發展趨勢,其市場具有以下顯著特征:
  1.普遍的寬溫要求目前,市場對許多材料性能都提出了寬溫的要求。1)磁導率具有寬溫特性。現代通信設備的戶外設施,如中繼器、增音機、微波接力站、海底電纜、光纜水下設備等,不僅要求耐高溫,還要承受嚴寒,要求通信設備都能可靠穩定地工作。因而客戶都要求材料在-40~+80°C,甚至到125°C的寬溫范圍,電感都能滿足要求,這就要求材料從低溫到高溫都具有很高的磁導率。TDK公司的H5C4,是這類材料的典型代表。2)具有高居里點。這種材料主要應用在汽車電子中,汽車內的特殊條件,要求工作溫度在-50~+150℃,高磁導率材料的居里溫度很難達到這么高,西門子公司為填補這塊空白,專門開發了T39等材料,居里溫度大于160℃。3)阻抗具有寬溫特性。對用于抗電磁干擾的器件共模扼流圈最重要的一個元件指標是阻抗,客戶要求材料在很寬的溫度范圍內阻抗都滿足要求。上面提到的T39的材料之一。4)低諧波失真(THD)具有寬溫特性。隨著網絡技術的快速發展,xDSL調制解調變壓器得到了廣泛的應用。這類材料的磁心要求具有低的THD。現在許多下游企業對磁心THD的要求,不再僅僅局限在常溫,往往要求材料在-20℃,甚至更寬的溫度范圍內的都能滿足要求。5)高直流疊加具有寬溫特性。TDK公司開發出的在-40~+85℃的溫度區間具有疊加特性的DNW45材料應對這的市場。 《版權聲明:本文由www.hezos.tw整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  2.低諧波失真(THD)要求近年來,通信技術快速發展,xDSL(包含非對稱數字用戶線ADSL和對稱數字用戶線SDSL)技術得到廣泛引用。對用來實現隔離、阻抗匹配和高低通濾波功能的高磁導率鐵氧體磁心的量越來越大,對鐵氧體磁心提出了更高的要求。在信號傳輸過程中減小波形失真,減少傳輸錯誤,延長傳輸距離,要求變壓器具有低的總諧波失真。總諧波失真與磁心材料的性能、磁心的幾何形狀和變壓器的設計直接相關。其中與磁心材料性能相關的指標是比磁滯損耗系數ηB,它表征鐵氧體材料在磁通密度變化下的損耗特性。國內外廠家都十分重視這一市場,并積極應對,開發出了各自相應的低THD材料。典型牌號有EPCOS公司的新T38,磁導率為10000±30%,ηB<0.3´10-6/mT;Nicera公司的10TB,磁導率為10000±30%,ηB<0.12´10-6/mT;臺灣越峰電子的A101,磁導率為10000±30%,ηB<0.5´10-6/mT;TDK公司的DN40、DN70,磁導率分別為4000±25%、7000±25%,ηB分別為<0.8´10-6/mT和<0.2´10-6/mT;天通的TH10,磁導率10000±30%,ηB<0.3´10-6/mT。
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  3.直流疊加要求隨著局域網(LAN)大規模發展,100Mbps的傳輸速度成為主流,達到器件的小型化和薄型化,滿足直流偏置下電感的要求,大量具有疊加性能的鐵氧體磁心。在這TDK公司先開發出了DN45材料,μi=4500±25%,其使用溫度在0~70℃,與傳統的HP5材料(5000±25%)相比,其直流疊加特性提高30%。隨后,隨著寬溫要求的提出,該公司又開發出了能工作在-40~85℃的DNW45新材料,其μi=4200±25%,與DN45相比,其直流疊加特性又提高23%。Steward公司也開發出了類似的46材料。
  4.高阻抗要求電子技術的迅猛發展,使得電磁污染問題日益突出。限制電磁干擾的危害,許多國家都對電子產品制定了電磁兼容標準,要求電子設備本身抗電磁干擾要達到的標準,對周邊的電磁干擾限制在程度。這就大量的抗電磁干擾磁心,其最重要的元件指標阻抗。德國EPCOS公司的新T38以及日本TDK公司HS52、 HS72、HS10等材料主要針對的這一部分市場。
  此外,越來越多的客戶還要求材料具有高的穩定性,主要:1)應力穩定性,要求材料在繞線,封裝,壓簧等使用過程產生應力后電感的跌落要小;2)時間的穩定性,要求材料減落系數要小;3)溫度穩定性,要求溫度系數、抗熱沖擊能力等滿足要求;4)磁場穩定性,弱磁場下品質因數Q值和比磁滯損耗系數ηB的穩定性等。表1列出了當前世界各大公司生產的高磁導率錳鋅材料的典型類別和具有代表性的牌號,其中:類型1)僅要求材料具有高磁導率和的居里溫度。典型的代表是日本TDK公司的H5C5,其初始磁導率為30000±30%,為當前國際行業中最高水平。
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此外還有德國EPCOS公司的T56,其初始磁導率為20000±30%;荷蘭Ferroxcube公司的3E8和3E9, 其初始磁導率分別為18000±20%和20000±20%。類型2) 要求材料具有寬溫高磁導率特性。典型材料為TDK公司的H5C4,其初始磁導率為12000±25%,-20℃時,μi³9000。此外還有FDK的2H15B, 其初始磁導率為10000±20%,在-40~85℃都具有較高的磁導率;類型3) 強調材料具有寬頻特性。典型代表為Steward公司的40材料,其10000的磁導率保持到250kHz;類型4) 強調低諧波失真(THD),典型材料為上文提到的TDK公司的DN40,DN70,臺灣越峰的A101,贏賽拉公司的10TB;類型5)強調材料具有的疊加性能。典型材料為上文提到的TDK公司的DN45;類型6) 要求材料具有高磁導率和高Bs特性。典型材料為TDK公司的DN50,其初始磁導率為5200±20%,Bs=550mT(25℃),380mT(100℃);類型7) 強調材料的的疊加性能,并且能在很寬的溫度實現。典型材料為上文提到的TDK公司的DNW45,Steward公司的46材料;類型8) 強調溫度特性和高阻抗特性。典型材料為上文提到的EPCOS公司的T39, 其居里溫度大于160℃,并且在從-40~150℃區間有的阻抗特性;類型9) 強調材料具有寬頻特性和高阻抗特性。典型材料牌號為TDK公司的HS52,HS72,HS10。類型10) 強調材料具有寬頻特性、高阻抗特性和低諧波失真。
  典型代表為EPCOS公司的新T38,其初始磁導率為10000±30%,阻抗的峰值在700kHz,并且比磁滯損耗系數ηB<0.3´10-6/mT。類型11)要求材料具有寬頻特性、低損耗特性、低諧波失真和的溫度特性。這典型的材料是EPCOS公司2003年推出的T66材料,其初始磁導率為13000±30%,可以保持到100kHz, 10kHz的比損耗小于1x10-6,比磁滯損耗小于0.3x10-6/mT,并且在-40℃~+80℃間μ-T曲線具有很好的線性。類型材料都是在各種特性進行平衡,進而突出其中的某些特點的結果。
  隨著市場的變化,新的材料還將不斷產生。產業發展趨勢近年來,西方發達國家的磁性材料工業紛紛向中國轉移。國外主要的高磁導率錳鋅材料相關企業,如日本的TDK、FDK、贏賽拉,歐洲的Ferroxcube、EPCOS等都紛紛在大陸投資,創立獨資合資公司,建立生產基地,產量逐年大幅度增長。并且這種轉移還將繼續。這主要是我國具有:1)廉價的勞動力;2)豐富的原材料資源;3)巨大的國內市場。并且這些特點在今后很長的一段時間仍將存在。這種轉移一增強了中國的磁性材料生產總量和產品的檔次,壯大了中國磁性材料工業隊伍,加速了中國成為世界磁性材料生產基地和銷售的市場;另一使得中國磁性材料市場的競爭更加劇烈。這些企業具有技術優勢,獲得了國內廉價的勞動力資源和原材料資源,對國內的企業造成十分大的壓力。電子電路圖 href="/">電路圖提供
  為迎接挑戰,增強競爭能力,可以從以下幾個入手:
  1.進一步壯大經營規模中國磁性材料工業發展速度驚人,現在基本形成了自己的產業體系,出現了一批行業龍頭企業。高磁導率錳鋅鐵氧體相關企業天通股份和金瑞高科已經上市,天通和東磁,產量上已經排在世界前列。但是與國外大公司相比,經營規模仍然太小。例如2005財政年度中國最大的磁性材料生產企業年銷售額在25.2億;而廈門TDK公司銷售額就達到27.6億,日本TDK公司年凈銷售收入約61.48億美元(496.3億人民幣)。中國磁性材料企業只有進一步壯大規模,強強聯合,優勢互補,在搞好主營業務的前提下,進行多元化經營,才能進一步增強企業的抗風險能力。,規模壯大,企業才更有實力進行高端產品開發投入,提高產品的利潤率,增強其競爭優勢。行業的龍頭日本TDK公司2005財政年度用于研究開發的經費達到了363億日元(25.5億人民幣),比我國最大的磁性材料生產企業的銷售額還要多。
  2.提升產品開發能力,實施知識產權戰略過去,中國磁性材料行業基本上走的是低成本擴張戰略,產品檔次主要是中低檔。如今,國外具有技術優勢的企業進入中國,同樣獲得了廉價的勞動力,我國企業的低成本優勢將不再明顯,這導致國內磁性材料企業在競爭中處于劣勢,許多企業將被淘汰。在這種下,中國高磁導率錳鋅鐵氧體相關企業注重技術進步,提升研發能力,使產品性能緊跟國際市場,并發展出自己的獨特優勢,獲得專有的知識產權,使其他企業無法替代,這樣才能在市場競爭中立于不敗。在這種背景下,中國高磁導率錳鋅鐵氧體相關企業開始重視技術進步,加大技術投入。大型企業開始自建研究所,注意人才的引進、培養和使用,許多企業聘請了國內、國外專家指導研究開發和參與生產管理,并加強與大學,科研院所的合作,行業技術水平得到了大幅度提高。今后高磁導率錳鋅鐵氧體相關企業將在技術進步進行更大的努力,這樣才能在國際競爭中取得優勢。
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  3.重視上下游產業的聯合上下游產業的聯合是企業發展自己的重要方式。與上游原材料企業聯合一可以穩定原材料供應,保證產品性能的一致性;另一可以減小原材料漲價的影響,提高企業的抗市場風險能力。而做好與下游客戶的溝通,進行聯合開發,根據客戶要求,及時做出反饋,開發出適應市場的新材料,是企業提高產品利潤,占據市場的重要方式。這要求企業有一批高素質的人才,既要懂材料、元器件,又要了解下游器件、整機。這樣才能進行的溝通,提供的服務,建立客戶對企業的信心,不斷擴大自己在同業中的優勢。此外,中國高磁導率錳鋅鐵氧體相關企業還必需提高管理水平和信息化水平并行業內部企業自律差、惡性競爭等問題,才能真正在市場競爭中占據優勢。
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