软磁铁氧体磁芯现下的市场形态

《软磁铁氧体磁芯现下的市场形态》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软磁铁氧体磁芯现下的市场形态（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、软磁铁氧体磁芯现下的市场形态发布时间： 2014-7-7 9:59:17 浏览次数： 16 软磁铁氧体 磁性材料 和软磁铁氧体磁芯 统称软磁铁氧体，长期以来软磁 铁氧体产量的增长是建立在其生产技术和应用技术共同发展的基础之上的。 电子技术的飞速发展，对软磁铁氧体器件，如电感器、变压器、滤波器等不 断提出了各种新的要求，这种要求促进了软磁铁氧体的发展，如适应开关电 源向高频化发展的高频低功耗功率铁氧体材料，适应光纤通信和数字技术发 展的宽频带变压器和抗干扰扼流圈用的高磁导率与宽频带铁氧体材料，同时 具有高 与高 Bs 的材料（双高材料），适应高清晰度和大屏幕显示器发展的 偏转线圈和回扫变压器用高

2、频低损耗功率材料，以及适应表面贴装技术发展 的平面电感器和变压器用低烧结温度和低热阻的铁氧体材料等等，就是生产 和应用技术共同发展的最直接结果。 在开发和研究过程中，由于软磁铁氧体材料和磁芯的研究始终结合在一 起，从而形成了由各种软磁铁氧体材料制成的各种形状的磁芯，所有这些材 料及磁芯的不同组合可以具有各种不同的性能、特点和用途，以满足各种需 求。 软磁铁氧体磁芯材料是一种用途广、产量大、成本低的电子工业及机电工 业和工厂产业的基础材料，是其重要的支柱产品之一，它的应用直接影响电 子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展，亦是衡量一个 国家经济发达程序的标志之一。软磁铁氧体材料是品

3、种最多、 应用最广的一类磁性功能材料， 也是铁氧体 材料中发展最早的一类材料。自从1935 年荷兰 Philip 实验室研究开发成功至 今已有将近七十年的历史，其性能也已得到了很大的改进和提高。由于这类 材料具有高的本征电阻率 ， 所以在交流条件下具有许多金属软磁材料所无法 比拟的优越性且价格低廉，并可制成各种形状的磁芯，因此，在高频区一般 都使用软磁铁氧体材料。用这类材料制成的磁芯被广泛应用于通信、广播、 电视、自动控制、航天技术、计算机技术、电子设备及其它IT 产业中来制作 各种类型的电感器、变压器、扼流圈、抑制器和滤波器等器件。目前由于软磁铁氧体具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力，从而

4、成为 世界各国铁氧体公司开发和研究的重点。权威机构对全球软磁行业的评估认 为，世界软磁铁氧体需求量的平均增长速度在今后几年中将继续保持在 10% 15% 的水平。由此可以看出，开发具有自己独立知识产权的可批量生 产的综合性能好的软磁铁氧体材料并迅速占领市场已经成为各个公司的当务 之急。本文在对软磁材料，特别是软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势进 行综合分析之后，指出了一些研究和开发人员在材料研究中普遍容易忽视的 问题。 一、软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势 一般地，从应用角度来分， 软磁铁氧体材料主要分为功率材料和高磁导率 材料两大类，为适应世界电子技术发展的需要，这两类铁氧体材料都已经得到

5、了很大的发展，并且它们各自的分类也越来越细。现代功率铁氧体材料也 主要分为两大类：一类主要用于高频开关电源，即所谓高频低功耗材料；另 一类主要用于高清晰度彩色电视机和显示器，即所谓偏转磁芯 （Deflection Yoke ）。我国在 1997 年发布的 SJ/T1766-1997 软磁铁氧体材 料分类行业标准中，按工作频率的不同把功率铁氧体材料分成了PW1PW5 五类： PW1 材料的工作频率为15100kHz；PW2 的为 25200kHz；PW3 的为 100300kHz；PW4 的为 0.31MHz；PW5 的为 13MHz。目前，国 内的大多数企业都已经能大批量生产出相当于PW1PW

6、3 的材料，部分企业 也已经研究开发出了相当于PW4 和 PW5的材料，并且这些材料在各方面的 性能指标也都已经基本上达到甚至超过了国外同类产品的先进水平，但对此 类产品能实现大批量生产的企业还为数不多。 自日本 TDK 公司在国际上最早批量生产各种软磁铁氧体磁芯 以来，因其 特殊 的地位，即它既是铁氧体软磁磁芯材料的生产者，同时又是各种软磁铁氧体 磁芯器件的开发和使用者，所以，无论从材料的开发上，还是材料的应用上， 它一直主导着世界软磁铁氧体的发展趋势。有关铁氧体方面的新材料、新工 艺、新技术，以至新的应用领域大都是由TDK 公司首先推出的，世界各大铁 氧体生产企业也都在紧跟TDK的发展步伐

7、，但是近年来 TDK 的领先地位已受 到世界其它大铁氧体生产公司的挑战。开关电源变压器中很早就开始使用软 磁功率铁氧体 MnZn 材料，随着开关电源工作频率的不断提高，这种功率铁 氧体材料的发展也已经历了四代。最初，为适应开关电源市场的需要，TDK 于 70 年代初开发出了第一代功率铁氧体材料如HC35。由于这种材料的功耗 较大，只能用在中心工作频率为20kHz 左右的民用开关电源中，因此，TDK 于 80 年代初开发出了第二代功率铁氧体材料如H7C1（PC30），这种材料的 特点是其功耗温度系数为负值，即随着温度的升高，功耗呈下降趋势，且中 心工作频率也已提高到了100kHz 左右。日本 T

8、DK公司于 80 年代最早开发了 使用频率可达 300kHz （中心频率为 100kHz） 的第三代功率铁氧体材料如H7C4 （PC40），但由于当时磁芯的工作频率普遍低于50kHz，只需采用 PC30或 相当于 PC30的材料就能满足使用要求，因此这种材料的发展比较缓慢。到 80 年代后期，开关电源的工作频率已提高到了250kHz 左右，由于 PC40对工 作频率为数百 kHz 的开关电源特别适用，因此在工业类开关电源中得到了广 泛的应用。进入 90 年代中期，电子工程的发展对磁芯变压器的工作频率范围 不断提出了更高的要求，其目的是想通过减小磁路的体积和重量的方法来减 小使用电感元件的系统的

9、体积（重量），以使这类器件小型化、片式化，从 而为更小体积的电子线路的发展提供保证。TDK 开发的第四代功率铁氧体材 料如 H7F（PC50）的中心工作频率可达500kHz 以上，满足了开关电源进一 步对轻、小、薄的需要，并被认为是今后功率铁氧体材料的发展方向。 随后， Philips 公司推出了可用至2MHz 的 3F4， 今年又推出了可用至4MHz 的 3F5 材料，其 4F1 材料（ NiZn）可用至 410MHz。以前人们普遍认为， PC50材料在几年以后才可能会有市场，但从目前的发展趋势来看，业界对 PC50材料已经有需求，可见其市场基本已经起动。在90 年代，日本 TDK还 开发成

10、功了 PC44、PC45、PC46及 PC47材料，其功率损耗比 PC40材料降低 了约 1/41/3 ，在 f=100kHz ，Bm=200mT 的条件下，其功率损耗均在 300kW/m3 以下，甚至可到 250kW/m3 左右；在 f=100kHz ，Bm=200mT ，T=100 的条件下， PC40、PC44和 PC47三者的功耗分别为410、300 和 250kW/m3 。 学术界普遍认为， 今后，开关电源用功率MnZn 铁氧体材料主要有两大发 展趋势：一是继续向超低功耗方向发展，目前这类材料已经系列化，其典型 代表如日本 TDK 公司的 PC40、PC44、PC45、PC46及 P

11、C47等。世界其它各 大铁氧体公司也纷纷加紧开发并相继推出了自己的PC40或相当于 PC40的铁 氧体材料及系列产品，如FDK的 6H10 和 6H20、Philips 公司的 3C90、Tokin 公司的 BH2 及 Siemens 公司的 N92 等等。当前开关电源主流产品的工作频率 为 100300kHz，在 TDK 推出 PC44后，Siemens、FDK、Philips、Tokin 等 公司也分别推出了N97、6H40（以及 6H41 和 6H42）、3C91（以及 3C94 和 3C96）和 BH1等相当于 PC44性能的材料牌号。 二是继续向高频化方向发展， 如可用至 1MHz的

12、日本 TDK 公司的 PC50材料和可用至 4MHz 的荷兰 Philips 公司的 3F5 材料等等。另外，开关电源的工作频率也已经有向300500kHz 发展的趋势，相应的满足工作频率为0.51MHz 的开关电源用功率铁氧体材 料如 PC50也已商品化，在 80100，500kHz，50mT 下，磁芯损耗已经达 到 80100kW/m3 的水平， Siemens 在 2002 年最新公布的新 N49 材料在此条件下的功率损耗已经达到4060kW/m3 的水平 1 。为适应 市场需要，现在，世界各主要铁氧体生产企业生产的功率铁氧体材料的性能 已基本上可以覆盖从25kHz4MHz的频率范围，

13、如 Siemens 公司的 N49，其 工作频率为 300kHz1MHz，N92 和 N97 为 25500kHz，N59 为 500 1500kHz；Philips 的 3F3 可用到 200500kHz 的频率范围， 3F35 可用至 500kHz1MHz， 3F4 及 3F45 可用至 12MHz， 3F5为 24MHz； FDK的 7H10 和 7H20 可用至 500kHz1MHz， Tokin 的 B40 也可用至 500kHz1MHz 等等。 超过 4MHz，则需使用 NiZn 材料，如 Philips 公司可用至 10MHz 的 4F1 材料 等。可以看出，今后功率铁氧体材料研

14、究开发的重点仍然是向小型化、高频 化、低损耗化方向发展，同时要求材料应具有更高的室温及高温Bs、更好的 直流叠加特性及温度特性等等。 高磁导率铁氧体材料也经历了类似的发展历程，60 年代德国 Siemens 公 司的研究人员就在实验室制得初始磁导率i=40000的材料，尽管其 TC只有 40，实用价值不大，但是至今仍保持着最高的i记录。日本 TDK 公司早在 1986 年就在过去生产的H5C2（i104）的基础上成功地开发出了商品化的 系列高磁导率 MnZn 铁氧体材料如 H5D（i15000）和 H5E（i18000） 等，但这两种材料的适用频率范围分别低于50kHz 和 10kHz，高频特

15、性很差， 因而大大限制了其应用范围。随着电子技术的发展，在抗电磁干扰噪声滤波 器、电子电路宽带变压器、综合业务数据网（ISDN）、局域网（ LAN）、宽 域网（ WAN）、背景照明等领域中需要大量频率特性优良的高磁导率MnZn 铁氧体材料，为此，日本TDK于 1994 年成功开发出 i=13000，使用频率可 达 100kHz 的 MnZn 铁氧体材料 H5C3，1995 年又在文献上公布研制成功 i=23000的材料 2 ；在其 2000 年年度报告中称开发成功了超高磁导率材料 H5C5，但未公布其具体的性能参数，直到2001 年 10 月 19 日，才在其最新 产品目录中公布了这种材料的具

16、体指标，在10kHz，10mV，10 匝下其 i=30000 30%。在其它指标与H5C3相差不大的情况下，其相对损耗因子 tg /ui 15 106，比 H5C3 大近一倍（ H5C3 为7 106），这种材料目 前主要用于宽带变压器，并且其规格仅限于?36mm 的环形产品，可以认为是专门针对特殊用途而开发的一种新材料。当然，国际其它大公司也都推 出了对应牌号的材料及产品来应对市场的发展。 在高磁导率材料方面，当前人们在追求更高的初始磁导率ui 的同时，还 要求材料的居里温度TC要高，温度特性要好， 即损耗因子 tg /ui及温度系数 ui 要低；另外，也要求材料要有好的频率特性，即随着使用频率的增高，磁 导率的衰减要慢，使uif 曲线在较宽的频带内保持平直，并具有高的截止频 率，即所谓宽频高导。 目前，国际上商品化材料的ui 值已高达 15K 甚至 18K， 并都可以使用到 300kHz 左右的频率， 对于 10K12K 的材料，其 ui 值一般可 到