鎳鋅鐵氧體

鎳鋅鐵氧體

鎳鋅鐵氧體一般磁導率μ比較低,晶粒細而小,並且是多孔結構,常呈棕色,特別是在生產過程中燒結溫度比較低時尤為突出。

概述


分子式:NixZn(1-x)Fe2O4。
性質:高頻軟磁鐵氧體,具有尖晶石結構。相對初始磁導率μa15~70。矯頑力238.8~557.2A/m。居里點350~450℃。電阻率5×10Ω·cm。在低頻段,性能不及錳鋅鐵氧體。

原料


主要原料有鐵、鎳、鋅的氧化物或鹽類。採用電子陶瓷工藝製造。

分類


鎳鋅鐵氧體由於具有高頻、寬頻、高阻抗、低損耗的特點,在近幾年越來越受到重視,成為在高頻範圍(1-100MHz)內應用最廣、性能優異的軟磁鐵氧體材料。目前國內很多廠家都已在生產鎳鋅鐵氧體材料和元件,但對比MnZn軟磁鐵氧體,鎳鋅鐵氧體在我國發展相對較緩慢,且規模也比MnZn軟磁鐵氧體小很多。

按磁導率分類

鎳鋅鐵氧體材料的磁導率目前從15-2000不等均有應用,常用的材料磁導率在100-1000之間。按磁導率分類,可分為高磁導率材料、常規材料和低磁導率材料。磁導率在1000以上的習慣上稱為高磁導率材料,磁導率在200-1000的稱為常規材料,磁導率在200以下的稱為低磁導率材料。通常情況下,材料磁導率越低,適用的頻率範圍越寬;材料磁導率越高,適用的頻率範圍越窄。例如:μi=15的材料適用於100MHz以上場合,而μi=1500的材料僅適用於1MHz以下場合。

燒結溫度分類

隨著各種需求及材料本身不同,從而導致鎳鋅鐵氧體材料在不同溫度下燒結,通常高於1200℃燒結的材料我們稱之為高溫燒結材料,材料中基本不加氧化銅;燒結溫度在1000-1200℃的材料我們稱之為中溫燒結材料,材料中一般加入氧化銅,目前常規產品基本屬於此方式燒結;低於1000℃燒結的我們稱之為低溫燒結材料,該材料除了加入氧化銅外,還摻入較多降溫劑(如:BiO,VO,CoO等),並將粉料粒度做到微米級,燒結溫度通常在850-950℃;低溫燒結材料一般多用於多層片式化元件中,適於與銀(Ag)內電極共燒。隨著電子、通訊類產品的飛速發展,多層片式元件正處於高速發展時期,因此低溫燒結材料成為目前鎳鋅鐵氧體材料發展的主流之一。

製作工藝分類

適應不同應用場合,在生產材料時,採用不同的工藝,各個廠家的生產工藝均有一些差別,但從大的方面講主要有濕式和乾式兩種。濕式生產是在混料過程中加入水,而乾式生產是在整個制粉過程中材料均不直接與水接觸。採用濕式生產,材料混合均勻,一致性好,但因要除去水,因此耗能大,一般對於性能要求高,一致性嚴格的產品,才採用濕式生產。

其它標準分類

1)綠色材料(或稱環保材料):是因材料中的Pb、Cd、Hg等重金屬元素或各類有害有機物含量很少,達到國際要求標準。這是今後材料發展的趨勢。
2)低損耗材料:相同磁導率不同特性的材料,損耗相對較低的材料。由於MnZn功率鐵氧體材料通常只適用於1MHz以下頻率範圍,因此用該類材料取代MnZn功率鐵氧體材料,應用在高頻功率電感方面。
3)高Bm材料:即材料的磁感應飽和強度(Bm)高,製成元件后,所承受的偏壓電流能力強。實際應用時根據不同使用場合,選用不同Bm的材料。

按元件的分類

(1)按成型的生產方式分類:
按產品的常規生產方式可分為迭層式成型、干壓式成型及熱壓鑄成型等。
(2)按產品製成電感的方式分類
由於鎳鋅鐵氧體產品種類較多,應用在不同的場合,製作成電感的方式也是多種多樣,但概括起來主要有以下幾種方式:層壓式電感、繞線式電感
(3)按產品使用場合分類
由於電子產品種類越來越多,因此相應的磁心使用要求也越來越複雜,按磁心的應用場合可分成:
1)普通電感:在磁心上繞上一定數量的線圈,達到一定要求的電感量,應用時主要是取其電感量,沒有特別要求,應用範圍較廣。
2)可調電感:通常磁心為螺紋磁心,磁心在繞制的線圈中能上下移動(類似螺絲在螺母中的活動)調節感量的大小。
3)耐電流電感:該類電感所用磁心的結構與普通電感用的磁心結構相似,但磁心要求能承受大的偏置電流,並對居里溫度也有限制,因此對材料的性能提出較高要求。
4)行線性電感:該類電感主要用在傳統顯示器的行掃描電路中,作為行線性校正線圈,起磁飽和電抗元件的作用。專業性較強,要求也較高。
5)表面貼裝電感:磁心表面某特定部位有被銀,能直接焊接在電路板上。該類磁心一般體積較小,形狀複雜,單位體積能承受較大功率,能改變傳統電感不用扦針,從而實現電路板能兩面使用,高密度組裝,大大縮小了電子產品的體積,為電子產品的小型化、超薄化提供了保障。表面貼裝電感籠統分類可分為兩類:片式多層電感和片式功率電感。

用途


可在10kHz至300MHz頻率範圍內使用,可用於製作中周變壓器、磁頭、短波天線棒、調諧電感電抗器以及磁飽和放大器等的磁芯。還可在高頻強磁場下用作發射機終端的級間耦合變壓器和質子同步加速器諧振腔的加速磁體等。

發展


普通電感、可調電感、耐電流電感均屬於傳統型鎳鋅鐵氧體電感系列,生產和市場比較成熟。
行線性電感由於液晶顯示器的迅速發展,傳統顯示器的生產將逐步減少,導致行線性電感亦將逐步減少。