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磁性材料行業技術發展分析報告

2013-05-30

一、目前各行業技術發展水平

1、永磁鐵氧體性能概況及發展趨勢

1)永磁鐵氧體性能概況

  ● TDK最新推出的薄壁各向異性FB13B、14H材料

  2010年6月,TDK公司在其官方網站上推出最新牌號產品FB13B和FB14H材料,其主要技術性能如下表所示,較三年前推出的FB12系列材料性能稍有提高。與此同時,TDK專門為這兩種牌號材料提出一個新的名詞,稱為“薄壁各向異性”永磁鐵氧體材料,以區別以前FB9系列和FB12系列的濕壓各向異性材料。據稱薄壁各向異性材料樣品厚度在2mm左右,眾所周知,永磁鐵氧體材料樣品越薄,其取向度相對會越高,因而越容易獲得相對較高的磁性能。因此從這個角度上來看,TDK的FB13B和FB14H材料磁性能提升是很有限的。 

材料牌號

Br(Gs)

Hcb(Oe)

Hcj(Oe)

(BH)m (MGOe)

FB13B

4750±100

4270±250

4770±250

5.5±0.2

FB14H

4700±100

4460±250

5400±250

5.4±0.2

   ● TDK推出FB5D、FB5DH干壓各向異性材料

  本世紀初,TDK相繼推出了干壓各向異性最高牌號FB5D、FB5DH,主要磁性能如下表所示。從性能上看,相對濕壓產品牌號,其主要磁性能并不高。但是干壓產品具有壓制速度快,產品磨削量小等優點,尤其適用于微型器件和異型器件的一次壓制成型,因而近年來發展速度非常迅速。  

材料牌號

Br(Gs)

Hcb(Oe)

Hcj(Oe)

(BH)m (MGOe)

FB5D

4150±100

320150

3300±200

4.1±0.2

FB5DH

4000±100

3500±150

4000±200

3.8±0.2

 2)永磁鐵氧體技術發展趨勢

  ● 更高的磁性能

  ● 低的溫度系數

  ● 更小而薄的產品體積

  ● 高精度的尺寸及形位公差

  ● 多樣化的充磁方式

  ● 更廣泛的使用領域

  目前中國永磁鐵氧體行業生產現狀必需要改變的是: 快速的提升設備的自動化水平,少用人和減輕勞動者的強度勢在必行。


2、軟磁鐵氧體性能概況

1)錳鋅(MnZn)高導軟磁鐵氧體材料

  寬頻、低磁滯損耗軟磁鐵氧體材料

  在高μ和超高μ材料研究方面,紛繁的國外專利報導中,大多把低頻μi作得很高,以保證100kHz時不至于降到15000以下。μi 10000最高水平300kHz不下降,μi 12000的材料可達200kHz不下降;μ-T曲線平緩單調上升,因而寬溫特性和寬頻特性俱佳。

  國外的實用高磁導率軟磁鐵氧體材料μi已經達到28000以上的水平。

  高磁導率材料為降低非線性失真,滿足THD指標要求,TDK公司在DN40材料磁滯常數ηB為0.8×10-6基礎上推出DN70,ηB降到0.2×10-6,但是NICERA公司的10TB材料則讓ηB降到了0.12×10-6,EPCOS公司T66材料,磁導率已比DN70高出近一倍,μi 13000時,ηB為0.5×10-6,HITACHI公司的MP15T材料,磁導率15000,μ-f 特性更是令人刮目相看,直到100kHz,μi仍保存15000不掉。T66和MP15T是目前超高μ材料中綜合性能最好的兩種,因為它們還具有寬溫、低損耗的特點,高磁導率μi 10000的材料寬頻特性首推STEWARD公司的40#材料最好,直到300kHz,其μi仍能保持10000,可惜今年公布的曲線稍有修正。

  寬溫、高直流疊加軟磁鐵氧體材料

直流疊加特性的改善是近幾年高μ材料的熱門話題。TDK公司推出DN45材料三個月后,又改進推出寬溫DNW45材料,再過三個月,美國STEWAD公司也推出了性能相同的46#材料,這些材料μi都在4500左右,Bs不高,但Br較低,且溫度特性好。針對同樣的市場和產品DC-Bias特性的要求,FERRONICS則棋高一著的推出了μi 6000,-40℃~+85℃間滿足DC-Bias要求的新材料。川崎(JFE)推出的SK-202G材料除與上述公司技術指標相同。

  高頻、高阻抗軟磁鐵氧體材料

超高μ方面真正達到T66和MP15的水平是不容易的,縱覽紛繁的國外專利,大多是把低頻μi作得很高,以保證100kHz時不至于降到15000以下。國內報導的超高μ20000,30000材料,其損耗和頻率特性多數沒有權威機構的測試報告,或者占便宜用小尺寸環形測量。至于批量產業化生產更是難上加難。

  與低溫、超低溫和高溫軟磁材料的發展同步,貧鐵高μi高頻Mn-Zn鐵氧體,在抗EMI和EMC領域的應用,又打破了過去人們鎖定的Mn-Zn材料頻率范圍,帶著高磁導率μ,高介電常數ε,高阻抗Z的優勢,貧鐵錳鋅材料大踏步進入了幾十、幾百兆赫領域,這一切都得益于高效摻雜。

  高磁導率鐵氧體材料主要用于低頻寬帶變壓器和小型脈沖變壓器。低損耗、高μQ材料(μQ≥(50~100)×104),主要用于低、中頻載波機濾波器磁芯、高頻調諧回路及掃描回路電感磁芯。低損耗、高穩定性材料,用于通信濾波器磁芯。低諧波失真系數高μ材料,用于xDSL(數字用戶線)調制解調器、變壓器,以減小失真、增加通信路數、縮小體積。寬溫、高直流疊加高μ材料,用于局域網(LAN)系統。低溫高導材料,用于室外工作的綜合業務數字網(ISDN)脈沖變壓器;寬頻高μ材料,用于濾波器;高Bs高μ的雙高材料,用于載波機濾波器。

2)NiZn射頻軟磁鐵氧體材料

  逆變器電源的設計技術突破了傳統的模式,迅速發展的新模式要求逆變器磁心材料的表面電阻更高,諸如平板變壓器所采用的多管兼用的高壓逆變器,要求輸出電壓更高,原先通常采用的MnZn鐵氧體材料已不再滿足這一要求。MnZn材料的電阻率遠遠不滿足在短短幾厘米承受數千伏的要求,而NiZn材料的電阻率高達106,為此業界轉向將傳統僅用在其它場合的NiZn材料嘗試開發應用在功率轉換方面。JSF-FDK聯合開發出NiZn鐵氧體材料 L47H,該材料不僅具備功率鐵氧體的一般特性,同時還具有特別高的表面電阻,使界級難題,該鐵氧體材料為國際首創,它一方面迎合了平板顯示發展的最新科技,變壓器在高輸出電壓下也能獲得了高可靠性,很好地解決了變壓器高壓擊穿打火的問題,另一方面也開辟了在功率轉換領域NiZn鐵氧體材料的更多的應用可能和開發方向。

3)軟磁鐵氧體技術發展趨勢

  隨著應用領域的拓展和材料開發的深化,在電子信息產業、電力電子等領域,為保證設備系統穩定、可靠、高效運行,一種求新、求全的理念逐步主導著國內軟磁鐵氧體材料的研發方向,不少多種特性兼備的新材料先后推向市場。這些材料具有以下綜合性能:更高的飽和磁通密度Bs,更好的直流偏置特性DC-Bias,更低的損耗(低磁通密度下的損耗因子tgδ/μ、高磁通密度下的功耗Pc),更低的總諧波失真系數(THD),更寬的使用頻率和更廣的溫度范圍。即所謂兩寬(寬溫,寬頻)、兩高(高Bs,高DC-Bias)、兩低(低損耗,低失真)兼具的特點。稀土/納米添加和精細化工藝控制成為趨勢。

  ● 隨著電子整機產品在高性能、高可靠性、多功能、便攜化、低價格以及節能

  ● 環保方面發展,普遍采用了高密度的表面安裝技術(SMT)。由此,電感產品迅速向小型化、輕薄化、功率化、復合化、高頻化、標準化等方向發展.

  ● 目前電感器在復合化方面,主要是利用LTCC技術將電感器與其他主、被動元器件復合。在產品發展趨勢上,復合電感器與電容器所制成的濾波器、耦合器、平衡非平衡轉換器、雙工器等產品技術已趨于成熟。

  ● 發展精密化裝備。電感產品的內電極寬度僅為20-30mm,層間膜厚只有5-10μm,對產品的制作、測試設備精度都提出了極高的要求。

  ● 推進SMT技術。通信產品幾乎100%的元器件是片式化元器件??梢灶A見未來將會有越來越多的電感產品采用片式化技術。

  ● 引入半導體技術。傳統的電感線圈或采用銅線繞制,采用半導體技術,可以很輕松的實現小于10μm寬度的電極,從而實現更小尺寸的產品;而且其制作精度很高,有利于實現高精度的電感產品。

  ● 發展復合平臺技術。復合電感器與電容器所制成的濾波器、耦合器、平衡非平衡轉換器、雙工器等產品的迅速發展,要求我們建立起新型的復合產品制作平臺。

  ● 開發特殊用途的特種材料。在汽車電子、航空航天等溫度、濕度、電流等應用,首先就必須要開發出環境適應性寬、可靠性好的新型特種材料。

  ● “十二五”期間電感器件行業經濟目標銷售收入190億元(2010年120億元),年均增長10%.

  ● 重點發展產品:(1)微型化電子變壓器{5×5×5mm的微型變壓器和厚薄僅為0.2mm的平面變壓器 };(2)節能型電子變壓器;(3)環保型電子變壓器(4)高溫超導電子變壓器;(5)壓電陶瓷變壓器;(6)超薄型、薄膜化磁性變壓器.


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