高频低功耗功率铁氧体TP4(PC40)材料的研制与生产.docVIP

磁性材料及器件JOURNAL OF MAGNETIC MATERIALS AND DEVICES1999年 第1期 No.1 1999 高频低功耗功率铁氧体TP4材料的研制与生产* 陆明岳 　　摘　要　简要介绍了高频低功耗功率铁氧体TP4材料的研制和生产过程，对TP4材料制成的铁氧体磁芯有关电磁性能及显微结构作了详细研究。　　关键词　TP4材料及磁芯　高频低功耗　电磁性能　显微结构 The Research and Manufacture of High Frequency Low Power Loss TP4 MnZn Ferrite Materials and CoresLu MingyueHaining Tiantong Electronics Co LTD，Haining 314412 　　ABSTRACT The development and manufacture of high frequency low power loss TP4 MnZn ferrite material and cores were introduced and the electromagnetic properties and microstructure were investigated in this paper．　　KEY WORDS TP4 ferrite material and cores，high frequency low power loss，electromagnetic properties，microstructure 1　前言　　微型电脑、高频开关电源等高科技产品的飞速发展，对铁氧体磁芯提出了越来越高的要求，整机的体积越来越趋于小型化并且越来越多地采用表面组装技术，迫切需要大量高频低功耗功率铁氧体磁芯。　　日本TDK公司最早开发了使用频率可达300kHz（中心频率为100kHz）的高频功率铁氧体PC40材料（当时牌号为H7C4），但由于当时磁芯工作频率普遍低于50kHz，只需采用PC30或相当于PC30材料（TDK当时材料牌号为H7C1）即可。但到了八十年代末和九十年代初，随着整机体积趋于小型化以及表面组装技术的高速发展，要求铁氧体磁芯工作频率越来越高［1］。　　到了九十年代初期，各国铁氧体公司纷纷加紧开发并推出自己的PC40或相当于PC40的铁氧体材料。例如，日本TDK公司的PC40、FDK公司的6H20、TOKIN公司的B25、Nicera公司的NC-2H、日本西海工业株式会社的SK-104、日本川崎公司的MB3、德国Siemens公司的N87、荷兰Philips公司的3C90、法国Thomson公司的F1、韩国Samwha公司的PL-7、韩国Boam公司的J2B以及美国Magnetics公司的R等材料。综观各个公司材料技术指标，其功耗水平在100kHz×200mT，100℃条件下为385～450mW／cm3，此性能要大大优于PC30材料。　　世界软磁铁氧体磁芯市场在稳步增长。美国国际磁性材料咨询公司高级顾问Hart以及奥地利专家Ruthner［2］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的几年中将继续保持10％～15％的水平。这样，到2000年，世界软磁铁氧体的总需求量将达到30万吨左右。其中高频低功耗功率铁氧体所占的比例将越来越高。　　天通公司自1996年底开始研制PC40材料（牌号为TP4），经半年多的努力取得了成功，并于1997年下半年顺利转入工业化大生产。 2　工艺与实验方法　　TP4铁氧体材料研制与生产所选择的主要原材料为Fe2O3、Mn3O4及ZnO，主要微量元素为CaCO3或CaCO3与SiO2的组合。采用普通陶瓷铁氧体生产工艺，原材料按配方Mn0．69Zn0．242Fe2．136O4＋δ准确称量后，经混合、预烧、喷雾造粒后，压成EE33，31环及其它形状尺寸的磁芯，在N2气保护推板窑上烧结。产品经磨加工后，与试环一道在美国V-A-W258功耗仪上测量产品功耗～频率，及功耗～温度特性。为保证测试的准确性与可靠性，将日本Saikai公司提供的由PC40制成的31环及日本TDK公司由PC40材料制成的EE33磁芯一同对比测试，材料的磁谱特性由HP4284仪表测量。 3　制造工艺对TP4铁氧体电磁性能的影响3.1　成分偏移对电磁性能的影响　　要生产出性能一致的铁氧体磁芯，保持铁氧体粉料成分（配方）的一致性非常重要。而通常，生产工艺对铁氧体成分有较大的影响。例如，混料设备上的原材料不能清理干净，输送管道沾有不少粉料，往往导致原始配方偏移；此外，球磨或砂磨对成分偏移也有较大的影响，球磨或砂磨过程中，钢球不断掉下的Fe、Cr、Mn、S