隨著21世紀信息技術和電子產品數(shù)字化的發(fā)展，對軟磁鐵氧體和元件提出了新的要求，如器件的小型化、片式化、高頻化、高性能、低損耗等。在今后10年內，重點要發(fā)展高頻低功耗、高磁導率材料和片式化的表面貼裝軟磁元件，在非晶軟磁金屬和磁記錄材料方面，發(fā)展納米材料。21世紀是高檔產品發(fā)展時期，而中低檔產品相對逐漸萎縮，如不迎頭趕上，中國的磁性材料及不品將會推動市場。根據(jù)今后世界工業(yè)的發(fā)展，我們分析21世紀軟磁鐵氧體材料和元件的發(fā)展趨勢。
軟磁鐵氧體材料
軟磁鐵氧體材料已經被廣泛應用于民用和工業(yè)領域，隨著近年來信息技術和新型綠色照明發(fā)展的要求，材料進一步向高頻、高磁導率和低損耗發(fā)展，也就是兩高一低方向發(fā)展。器件向小型化、片式化和表面貼裝化發(fā)展，也就是三化方向發(fā)展：
（1）向高頻率發(fā)展。
軟磁鐵氧體是電源變壓器中使用比較早的軟磁材料，隨著開關電源工作頻率越來越高，相應的材料一代接一代的開發(fā)出來。七十年代初，為適應開關電源市場的需要，開發(fā)出第一代功率鐵氧體材料，如TDK的H35。這種材料由于其功耗大，只適用于工作頻率在20kHz左右的民用開關電源。八十年代初，第二代功率鐵氧體材料問世，如YDK的H7C1（PC30），這種材料具有負溫度系數(shù)功耗，隨著溫度升高，功耗呈下降趨勢，適用的工作頻率為100kHz左右。八十年代后期，為適應高頻開關電源的發(fā)展，開發(fā)出第三代功率鐵氧體材料，如TDK的PC40材料，其工作頻率為250kHz左右，這類材料特別適用于工作頻率為數(shù)百千赫的開關電源，現(xiàn)在被廣泛應用于工業(yè)類的開關電源中。進入九十年代中期，由于信息技術對器件小型化、片式化的要求，第四代功率鐵氧體材料已開發(fā)成功，如TDK的PC50牌號材料。這種材料的工作頻率可達500kHz以上，進一步為開關電源的輕、小、薄作出貢獻，是今后軟磁鐵氧體的發(fā)展方向。
我國新發(fā)布的“軟磁鐵氧體材料分類”行業(yè)標準，把功率鐵氧體材料分為PW1-PW5五類，其適用工作頻率也逐步提高。如適用頻率為15-100kHz 的PW1材料；適用頻率為25-200kHz的PW2材料；適用頻率為100-300kHz的PW3材料；適用頻率為300kHz-1MHz的PW4材料；適用頻率為1-3MHz的PW5材料。目前，國內的企業(yè)已能生產相當于PW1-PW3材料，PW4材料只有在部分企業(yè)小批量試生產，PW5材料有待于進一步開發(fā)和生產。
（2）向高磁導率發(fā)展
由于信息產業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的普通軟磁鐵氧體已經不能滿足新興的信息網絡技術的要求，高磁導率材料成為許多新興的IT技術不可缺少的組成部份。另外，電子技術應用的日益廣泛，特別是數(shù)字電路和開關電源應用的普及，電磁干擾問題日趨嚴重。高磁導率軟磁鐵氧體磁芯能有效地吸收電磁干擾信號，以達到抗電磁場干擾的目的。隨著電子產品向高頻、高速、高組裝密度發(fā)展，以各種電子、電力線路中必須采用EMI磁芯，才能滿足抗電磁干擾和電磁兼容的要求。高磁導率軟磁鐵氧體主要特性是磁導率特別高，一般要求在1000以上，從而可以大大地縮小磁芯體積，并且希望提高工作頻率�，F(xiàn)在，TDK在過去生產的H5C2（μi>10000）的基礎上，又先后開發(fā)生產H5C3(μi>13000)、H5D（μi>15000）和H5E（μi>18000）等毓的高磁導率材料。目前我國較多企業(yè)能大批量生產磁導率在5000-7000的材料，有部分企業(yè)能生產10000的材料，但大于1000的材料還尚處于開發(fā)試制的階段。同時，高磁導率磁芯的表面質量必須很好，必須涂覆一層均勻、致密、絕緣的有機涂層，這是國內產品的一個技術難點。
（3）向低損耗發(fā)展
為了滿足高清晰度電視和計算機顯示器回掃變壓器的發(fā)展要求，以及電子變壓器向小型化、高頻化、低損耗發(fā)展，低損耗軟磁鐵氧體材料的發(fā)展顯得十分重要。TDK在九十年代初中期相應地推出用于制作回歸變壓器的HV22和HV38低功耗材料和用于開關電源的PC44高頻低功耗材料。我國這方面材料的開發(fā)生主還有較大的差距。
軟磁鐵氧體產品
（1）電感、線圈趨向小型化、片式化。
電感器是片式化較為迅速的電元件之一，全球市場對片式電感器的需求在不斷增長；尤其是移動通訊的發(fā)展速度驚人，要求大量的電磁兼容磁芯，如高頻段的防寄生振蕩用磁芯、混頻器用的磁芯、濾波器磁芯、耦合線圈用磁芯，以及各種片式電感等。目前，移動能訊用的片式電感、線圈磁芯，市場缺口約有三分之一。
在片式電感器中，疊層型片式電感器現(xiàn)在居主流地位，其尺寸已由原來的3216（3.2X1.6mm）縮小到目前主流產品1005（1.0X0.5mm），這類超小型電感器廣泛應用于通訊和抗電磁干擾（EMI）及電磁兼容（EMC）設備。在低檔應用領域，片式電感器可能被片式磁珠取代，所以，制造商已開始生產集成有電容器的薄膜片式電感器。如為了避免開關電源的開關噪聲污染電源網絡，在電源輸入端均設置鐵氧體輸入濾波器。因為開關噪聲是共模信號，所以可采用電流補償原理一避免磁芯飽和，即在磁民間上繞制兩組匝數(shù)相等的反接串聯(lián)的線圈，使負載電流產生的磁場抵消，從而使共模信號被電感阻抗所阻斷。這類濾波器被廣泛應用于使用高頻開關電源的計算機、程控交換機、電源整流器等領域。
片式電感器現(xiàn)在正向著高頻多層款式方向發(fā)展，如在60GHz頻率下的高頻多層片式電感器。同時，制造商也在提高產品的電感量，如低頻片式電感受器的電感受量由33mH提高到220mH；高頻片式電感受器電感量從180nH提高到470nH。
（2）電子變壓器主要向小型、輕量、高效和表面安裝技術發(fā)展。
由于微電子技術的發(fā)展，電子設備的體積和重量大大減少；因此，要求電子變壓器也要相應地減小體積和重量。開關電源，即電源采用電網直接整流，自從七十年代初起將直流變換器的開關變壓器的頻率提高到20kHz，從而取代了笨重的50Hz整流變壓器。這革命性的技術發(fā)展，使電子變壓器的體積可減小3-5倍左右，重量可減輕3倍。50Hz電感式霓虹燈變壓器改用電子工霓虹燈高頻變壓器后，體積約減小1-2倍，重量約減輕4倍；更重要的是符合綠色照明工程節(jié)能要求。隨著高頻低損耗的軟磁鐵氧體出現(xiàn)，開關電源的開關頻率已從20kHz提高到10MHz左右，使電子變壓器的和重量還可進一步減小。所以，電子變壓器的高頻化是電子設備小型化和輕量化的必然發(fā)展趨勢。對軟頭緒鐵氧體來說，必須解決頻率在500kHz以上時具有較小的功率損耗。
當電子變壓器微型化時，通常采用表面貼裝技術，電子變壓器的繞組休用層疊式印刷導體，軟磁鐵氧體磁芯設計成低高度和薄膜化磁性元件。在電信設備和數(shù)字網絡中，為了使傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字脈沖信號無明顯的失真，要求使用的寬帶脈沖信號變壓器。低功率寬帶變壓器的頻寬與磁導率成正比，因此高磁導率軟磁鐵氧體被廣泛用于寬帶脈沖變壓器。隨著數(shù)字電子設備集成化程度的提高，脈沖變壓器已成為印刷電路板上的最大的功能元件，將成為今后主要的發(fā)展方向之一。
近年來，移動電話、筆記本電腦和數(shù)字儀表的發(fā)展，使場致發(fā)光DC/DC電源變壓器成為一大新趨勢。微型電池的直流電壓器將交變電壓升至一定值以后，加到以場發(fā)光片組成的平行板電容器上，使發(fā)光片發(fā)光。 程控交換機中的話頻變壓器是目前國內企業(yè)生產最多的EP13高磁導率磁芯，今后的變壓器將采用尺寸列小的EP10磁芯，需進一步提高材料的磁導率。
今后，高清晰度電視和高頻顯示器用的回掃變壓器將成為廠商的重點開發(fā)產品，雙聚焦回掃變壓器、多層回掃變壓器將更為流行。今后，R型鐵氧體磁芯將進一步取代EI型磁芯。
結 論
21世紀的來臨，由于產業(yè)結構發(fā)展變化，各種電子設備朝著高性能發(fā)展，對配套元器件的性能提出更高要求。希望軟磁功率鐵氧體材料能生產相當TDK公司的FC40、PC44和PC50材料，高磁導率材料要求生產磁導率在10000-15000材料。軟磁鐵氧體電感和變壓器，進一步向小型化、片式化和薄膜集成化模塊發(fā)展，以滿足日新月異的信息技術發(fā)展需要。
總之，21世紀磁性產品的市場將發(fā)生質的變化，將以高檔材料為主。中國加入WTO以后，市場將無國界之分，我們必須加強科技創(chuàng)新，加強技術改造，加強企業(yè)管理，調整產品結構和提高檔次，迎接新的機遇和挑戰(zhàn)。相信，我國磁性材料工業(yè)在實現(xiàn)上述三個加強以后，將不僅是磁性材料工業(yè)生產大國，而將成為高性能磁性材料生產強國。
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