高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體
磁性材料主要用于電子電路寬帶變壓器，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、局域網(wǎng)（LAN）、寬域網(wǎng)（WAN）、背景照明等領(lǐng)域的脈沖變壓器，抗電磁波濾波器等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的磁心基本上是在弱場下工作，這時(shí)
磁性材料的高磁導(dǎo)率就會顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。軟磁鐵氧體
磁性材料廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，例如：通信設(shè)備，家用電器，計(jì)算機(jī)，汽車等。近年來，電子產(chǎn)品向輕、薄、短、小方向的發(fā)展，對軟磁鐵氧體
磁性材料的性能提出了更高的要求，其中高磁導(dǎo)率錳鋅磁性材料是隨著市場發(fā)展變化最快，市場前景最好的磁性材料之一。
首先，磁性材料的磁導(dǎo)率較高時(shí)，較少的線圈匝數(shù)就可以獲得需求的電感量，進(jìn)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(dǎo)率高的磁性材料能明顯減小變壓器的體積，有利于器件和系統(tǒng)的小型化、輕量化。這些特點(diǎn)順應(yīng)了電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，目前其產(chǎn)量已占全部軟磁鐵氧體總產(chǎn)量的25%以上。隨著通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，其市場需求以年均20%以上的速度高速增長。因此，國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)對高磁導(dǎo)率MnZn鐵氧體的研究都非常重視，研究成果不斷涌現(xiàn)。磁性材料研究進(jìn)展早期高導(dǎo)磁性材料的發(fā)展只是片面追求高磁導(dǎo)率和一定的居里溫度。然而，這種磁性材料在實(shí)際中的應(yīng)用十分有限，應(yīng)用市場大量的需求要求磁性材料不僅要具有高的初始磁導(dǎo)率，同時(shí)必須具有良好的溫度特性、頻率特性、低的損耗、高的阻抗和良好的疊加性能等。這就要求在提高磁導(dǎo)率的同時(shí)，兼顧其他性能參數(shù)，使磁性材料性能達(dá)到一個(gè)很好的平衡。
高磁導(dǎo)率領(lǐng)域的研究已經(jīng)從簡單的追求高磁導(dǎo)率方面轉(zhuǎn)移到提高綜合性能上來，這是當(dāng)前高磁導(dǎo)率鐵氧體的發(fā)展趨勢，其市場需求具有以下一些顯著特征：
1．普遍的寬溫要求目前，市場需求對許多磁性材料性能都提出了寬溫的要求。1）磁導(dǎo)率具有寬溫特性?，F(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施，如中繼器、增音機(jī)、微波接力站、海底電纜、光纜水下設(shè)備等，不僅要求耐高溫，還要承受嚴(yán)寒，要求通信設(shè)備都能可靠穩(wěn)定地工作。因而很多客戶都要求磁性材料在-40～+80°C，甚至到125°C的寬溫范圍，電感都能滿足要求，這就要求磁性材料從低溫到高溫都具有很高的磁導(dǎo)率。TDK公司的H5C4，是這類磁性材料的典型代表。2）具有高居里點(diǎn)。這種磁性材料主要應(yīng)用在汽車電子中，由于汽車內(nèi)的特殊條件，要求工作溫度在-50～+150℃，一般高磁導(dǎo)率
磁性材料的居里溫度很難達(dá)到這么高，西門子公司為填補(bǔ)這塊空白，專門開發(fā)了T39等磁性材料，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來說最重要的一個(gè)元件指標(biāo)是阻抗，一些客戶要求磁性材料在很寬的溫度范圍內(nèi)阻抗都能夠滿足要求。上面提到的T39就是這方面的磁性材料之一。4）低諧波失真（THD）具有寬溫特性。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，xDSL調(diào)制解調(diào)變壓器得到了廣泛的應(yīng)用。這類磁性材料的磁心要求具有低的THD。現(xiàn)在許多下游企業(yè)對磁心THD的要求，不再僅僅局限在常溫，往往要求磁性材料在-20℃，甚至更寬的溫度范圍內(nèi)的都能滿足要求。5）高直流疊加具有寬溫特性。TDK公司開發(fā)出的在-40～+85℃的溫度區(qū)間具有良好疊加特性的DNW45磁性材料就是為了應(yīng)對這方面的市場需求。
2．低諧波失真（THD）要求近年來，通信技術(shù)快速發(fā)展，xDSL（包含非對稱數(shù)字用戶線ADSL和對稱數(shù)字用戶線SDSL）技術(shù)得到廣泛引用。對用來實(shí)現(xiàn)隔離、阻抗匹配和高低通濾波功能的高磁導(dǎo)率鐵氧體磁心的需求量越來越大，同時(shí)對鐵氧體磁心提出了更高的要求。為了在信號傳輸過程中減小波形失真，減少傳輸錯(cuò)誤，延長傳輸距離，要求變壓器具有低的總諧波失真。總諧波失真與磁心磁性材料的性能、磁心的幾何形狀和變壓器的設(shè)計(jì)直接相關(guān)。其中與磁心磁性材料性能相關(guān)的指標(biāo)是比磁滯損耗系數(shù)ηB，它表征鐵氧體磁性材料在一定磁通密度變化情況下的損耗特性。國內(nèi)外廠家都十分重視這一市場，并積極應(yīng)對，開發(fā)出了各自相應(yīng)的低THD磁性材料。
3．直流疊加要求隨著局域網(wǎng)（LAN）大規(guī)模發(fā)展，100Mbps的傳輸速度成為主流，為了達(dá)到器件的小型化和薄型化，滿足直流偏置情況下電感的要求，需要大量具有良好疊加性能的鐵氧體磁心。在這方面TDK公司先開發(fā)出了DN45磁性材料，μi=4500±25%，其使用溫度在0～70℃之間，與傳統(tǒng)的HP5磁性材料（5000±25%）相比，其直流疊加特性提高30%以上。隨后，隨著寬溫要求的提出，該公司又開發(fā)出了能工作在-40～85℃的DNW45新磁性材料，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(fā)出了類似的46磁性材料。
4．高阻抗要求電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得電磁污染問題日益突出。為了限制電磁干擾的危害，許多國家都對電子產(chǎn)品制定了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，要求電子設(shè)備本身抗電磁干擾要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對周邊的電磁干擾必須限制在一定程度。這就需要大量的抗電磁干擾磁心，其最重要的元件指標(biāo)就是阻抗。德國EPCOS公司的新T38以及日本TDK公司HS52、 HS72、HS10等磁性材料主要針對的就是這一部分市場。
此外，越來越多的客戶還要求
磁性材料具有高的穩(wěn)定性，主要包括：1）應(yīng)力穩(wěn)定性，要求磁性材料在由于繞線，封裝，壓簧等使用過程產(chǎn)生應(yīng)力后電感的跌落要?。?）時(shí)間的穩(wěn)定性，要求磁性材料減落系數(shù)要??；3）溫度穩(wěn)定性，要求溫度系數(shù)、抗熱沖擊能力等滿足要求；4）磁場穩(wěn)定性，包括弱磁場下品質(zhì)因數(shù)Q值和比磁滯損耗系數(shù)ηB的穩(wěn)定性等。表1列出了當(dāng)前世界各大公司生產(chǎn)的高磁導(dǎo)率錳鋅磁性材料的典型類別和一些具有代表性的牌號，其中：類型1）僅要求磁性材料具有高磁導(dǎo)率和一定的居里溫度。典型的代表是日本TDK公司的H5C5，其初始磁導(dǎo)率為30000±30%，為當(dāng)前國際行業(yè)中最高水平。此外還有德國EPCOS公司的T56，其初始磁導(dǎo)率為20000±30%；荷蘭Ferroxcube公司的3E8和3E9, 其初始磁導(dǎo)率分別為18000±20%和20000±20%。類型2） 要求磁性材料具有寬溫高磁導(dǎo)率特性。典型磁性材料為TDK公司的H5C4，其初始磁導(dǎo)率為12000±25%，-20℃時(shí)，μi39000。此外還有FDK的2H15B, 其初始磁導(dǎo)率為10000±20%，在-40～85℃都具有較高的磁導(dǎo)率；類型3） 強(qiáng)調(diào)磁性材料具有寬頻特性。典型代表為Steward公司的40磁性材料，其10000的磁導(dǎo)率能夠保持到250kHz以上；類型4） 強(qiáng)調(diào)低諧波失真（THD），典型磁性材料為上文提到的TDK公司的DN40，DN70，臺灣越峰的A101，贏賽拉公司的10TB；類型5）強(qiáng)調(diào)磁性材料具有良好的疊加性能。典型磁性材料為上文提到的TDK公司的DN45；類型6） 要求磁性材料同時(shí)具有高磁導(dǎo)率和高Bs特性。典型磁性材料為TDK公司的DN50,其初始磁導(dǎo)率為5200±20%，Bs=550mT(25℃)，380mT(100℃)；類型7） 強(qiáng)調(diào)磁性材料的良好的疊加性能，并且能在很寬的溫度實(shí)現(xiàn)。典型磁性材料為上文提到的TDK公司的DNW45，Steward公司的46磁性材料；類型8） 強(qiáng)調(diào)溫度特性和高阻抗特性。典型磁性材料為上文提到的EPCOS公司的T39, 其居里溫度大于160℃，并且在從-40～150℃區(qū)間有良好的阻抗特性；類型9） 強(qiáng)調(diào)磁性材料同時(shí)具有寬頻特性和高阻抗特性。典型磁性材料牌號為TDK公司的HS52，HS72，HS10。類型10） 強(qiáng)調(diào)磁性材料同時(shí)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(dǎo)率為10000±30%，阻抗的峰值在700kHz以上，并且比磁滯損耗系數(shù)ηB<0.3′10-6/mT。類型11）要求
磁性材料同時(shí)具有寬頻特性、低損耗特性、低諧波失真和良好的溫度特性。這方面典型的磁性材料是EPCOS公司2003年推出的T66磁性材料，其初始磁導(dǎo)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。所有類型磁性材料都是在各種特性之間進(jìn)行平衡，進(jìn)而突出其中的某些特點(diǎn)的結(jié)果。
隨著市場需求的變化，新的磁性材料還將不斷產(chǎn)生。產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢近年來，西方發(fā)達(dá)國家的磁性材料工業(yè)紛紛向中國轉(zhuǎn)移。國外主要的高磁導(dǎo)率錳鋅磁性材料相關(guān)企業(yè)，如日本的TDK、FDK、贏賽拉，歐洲的Ferroxcube、EPCOS等都紛紛在大陸投資，創(chuàng)立獨(dú)資或者合資公司，建立生產(chǎn)基地，產(chǎn)量逐年大幅度增長。并且這種轉(zhuǎn)移還將繼續(xù)。這主要是由于我國具有：1）廉價(jià)的勞動力；2）豐富的原材料資源；3）巨大的國內(nèi)市場。并且這些特點(diǎn)在今后很長的一段時(shí)間仍將存在。這種轉(zhuǎn)移一方面增強(qiáng)了中國的磁性材料生產(chǎn)總量和產(chǎn)品的檔次，壯大了中國磁性材料工業(yè)隊(duì)伍，加速了中國成為世界磁性材料生產(chǎn)基地和銷售的市場；另一方面使得中國磁性材料市場的競爭更加劇烈。由于這些企業(yè)具有技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)獲得了國內(nèi)廉價(jià)的勞動力資源和原磁性材料資源，對國內(nèi)的企業(yè)造成十分大的壓力。
為迎接挑戰(zhàn)，增強(qiáng)競爭能力，可以從以下幾個(gè)方面入手:1．進(jìn)一步壯大經(jīng)營規(guī)模。中國磁性材料工業(yè)發(fā)展速度驚人，現(xiàn)在基本形成了自己的產(chǎn)業(yè)體系，同時(shí)出現(xiàn)了一批行業(yè)龍頭企業(yè)。高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體相關(guān)企業(yè)天通股份和金瑞高科已經(jīng)上市，天通和東磁，產(chǎn)量上已經(jīng)排在世界前列。但是與國外大公司相比，經(jīng)營規(guī)模仍然太小。例如2005財(cái)政年度中國最大的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)年銷售額在25.2億；而廈門TDK公司銷售額就達(dá)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(yè)只有進(jìn)一步壯大規(guī)模，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，在搞好主營業(yè)務(wù)的前提下，進(jìn)行多元化經(jīng)營，才能進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。同時(shí)，規(guī)模壯大，企業(yè)才更有實(shí)力進(jìn)行高端產(chǎn)品開發(fā)投入，提高產(chǎn)品的利潤率，增強(qiáng)其競爭優(yōu)勢。行業(yè)的龍頭日本TDK公司2005財(cái)政年度用于研究開發(fā)的經(jīng)費(fèi)達(dá)到了363億日元（25.5億人民幣），比我國最大的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)的銷售額還要多。2．提升產(chǎn)品開發(fā)能力，實(shí)施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略過去，中國磁性材料行業(yè)基本上走的是低成本擴(kuò)張戰(zhàn)略，產(chǎn)品檔次主要是中低檔。如今，國外具有技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)進(jìn)入中國，同樣獲得了廉價(jià)的勞動力，我國企業(yè)的低成本優(yōu)勢將不再明顯，這導(dǎo)致國內(nèi)
磁性材料企業(yè)在競爭中處于劣勢，許多企業(yè)將被淘汰。在這種情況下，中國高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體相關(guān)企業(yè)必須注重技術(shù)進(jìn)步，提升研發(fā)能力，使產(chǎn)品性能緊跟國際市場，并發(fā)展出自己的獨(dú)特優(yōu)勢，獲得專有的知識產(chǎn)權(quán)，使其他企業(yè)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(dǎo)率錳鋅鐵氧體相關(guān)企業(yè)開始重視技術(shù)進(jìn)步，加大技術(shù)投入。大型企業(yè)開始自建研究所，注意人才的引進(jìn)、培養(yǎng)和使用，許多企業(yè)聘請了國內(nèi)、國外專家指導(dǎo)研究開發(fā)和參與生產(chǎn)管理，并加強(qiáng)與大學(xué)，科研院所的合作，行業(yè)技術(shù)水平得到了大幅度提高。今后高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體相關(guān)企業(yè)將在技術(shù)進(jìn)步方面進(jìn)行更大的努力，這樣才能在國際競爭中取得優(yōu)勢。3．重視上下游產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合上下游產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合是企業(yè)發(fā)展自己的重要方式。與上游原材料企業(yè)聯(lián)合一方面可以穩(wěn)定原材料供應(yīng)，保證產(chǎn)品性能的一致性；另一方面可以減小原材料漲價(jià)的影響，提高企業(yè)的抗市場風(fēng)險(xiǎn)能力。而做好與下游客戶的溝通，進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)，根據(jù)客戶要求，及時(shí)做出反饋，開發(fā)出適應(yīng)市場需求的新磁性材料，是企業(yè)提高產(chǎn)品利潤，占據(jù)市場的重要方式。這要求企業(yè)有一批高素質(zhì)的中間人才，既要懂
磁性材料、元器件，又要了解下游器件、整機(jī)。這樣才能進(jìn)行良好的溝通，提供良好的服務(wù)，建立客戶對企業(yè)的信心，不斷擴(kuò)大自己在同業(yè)中的優(yōu)勢。此外，中國高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體相關(guān)企業(yè)還必需提高管理水平和信息化水平并解決行業(yè)內(nèi)部企業(yè)自律差、惡性競爭等問題，才能真正在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
