[发明专利]一种高频率用软磁铁氧体的制备方法

说明书

本发明涉及一种高频率用软磁铁氧体的制备方法，属于电子器件技术领域。本发明通过添加氧化锆和氧化锡，制备一种高频率用软磁铁氧体，氧化锆中锆离子的半径大，在铁氧体晶界处可以形成高阻层，可有效提高材料的晶界电阻率，从而降低高频涡流损耗，氧化锡属于低熔点物质，加入氧化锡可实现液相烧结，降低烧结温度，从而控制材料的晶粒尺寸，并且氧化锡中的锡离子属于非磁性离子，加入氧化锡可以调节软磁铁氧体材料的磁晶各向异性及磁致伸缩系数，从而控制材料的磁滞损耗。

技术领域

本发明涉及一种高频率用软磁铁氧体的制备方法，属于电子器件技术领域。

背景技术

电子器件的发展一方面需要不断提高电路设计水平，另一方面也离不开关键材料性能的提升及制造工艺的进步。电子器件的进步，往往与半导体材料、绝缘材料、磁性材料以及其他电工陶瓷材料的发展息息相关。在磁性材料领域，各种软磁铁氧体材料是目前应用最广的元器件材料，在几乎所有的电子设备中，均含有由软磁铁氧体组成的磁性器件，如电子计算机，汽车电子，移动设备，电动汽车充电装置，电路板的电磁屏蔽，各种开关电源、电源适配器，近场通讯装置，无线充电设施等。其主要应用在各种电感器、变压器、滤波器等电子元器件中，其构成的器件广泛应用于现代电力及电子信息等领域。在功率传输用的软磁材料领域，目前应用的材料主要有硅钢，坡莫合金、金属非晶、纳米晶材料，磁粉芯等金属软磁复合材料，铁氧体材料。铁氧体是其中唯一的陶瓷半导体材料，其高电阻率有利于在高频交变电磁场中下遏制涡流损耗，且其制造工艺简单，成本较低，稳定性高，因此在高频下具有优异的性能。因此，通过不同的技术来开发高频低损耗的软磁铁氧体磁芯材料具有重要的实际意义。

根据材料使用场合的不同，软磁铁氧体常被分为三种不同的类型：高磁导率铁氧体，功率铁氧体和抗电磁干扰铁氧体。高磁导率铁氧体对起始磁导率要求较高，对于锰锌铁氧体而言，通常在5000以上，工业上已经投入使用的产品已经可以迖到13000~15000(TDK-EPCOS:T66、T46、H5C3等型号)，但是当起始磁导率过高时，其居里温度和磁导率的温度稳定性会变差，磁导率过高的铁氧体往往不能进入实际工业化运用中;对于高磁导率镍锌铁氧体，起始磁导率则通常在2000以上。功率铁氧体是是当前应用最广，产量最大的铁氧体，主要是用在功率传输过程中，希望能够在较高的频率下功耗较低，提高功率传输效率，且理想的损耗能够随温度上升而降低，这样，在元器件因为工作原因发热后，铁氧体功率损耗的降低能够使得器件工作在一个稳定的温度。抗电磁干扰(EMI)铁氧体是一种常见的吸波材料，主要用在各种电子产品中，是能够有效解决各种通信设备和电子器件间的电磁干扰的有效手段，常见的数据线和滤波器的扼流圈就是主要用了抗EMI铁氧体。根据软磁铁氧体材料化学成分的不同，工业上常见的有如下几类：锰锌铁氧体，镍锌铁氧体，镁锌铁氧体。其中锰锌功率铁氧体产量最大，应用最广泛的一类软磁铁氧体材料。

在我国《软磁铁氧体材料分类》行业标准中，最主要的一类锰锌功率铁氧体的是用于开关电源变压器的磁芯。电力电子技术的迅速发展已经使得开关电源大规模地替代了原有的线性电源。开关电源起源于上世纪50年代，NASAF(美国国家航空和宇宙航行局)为了降低卫星的重量，开发了小型，轻便，高转化率，低功率损耗的开关电源，如今，开关电源已经广泛应用于计算机，工业加工，通信，电气设备以及家电领域。现在，绝大多数的电源供电都采用了开关电源，如笔记本电脑的电源适配器、LED灯的驱动电源、充电器、太阳能逆变器、模块电源、通信电源等等，本质上都是开关电源。

随着开关电源小型化的要求不断提高，由于工作频率越高，变压器的磁芯大小越小，那么提高开关转换频率就可以减小电源的重量和体积。制约工作频率提高的关键技术之一就在于磁芯所使用的高频宽温低损耗高性能的功率铁氧体材料的制备技术。国内外就最常用的锰锌铁氧体的研究和产品开发中，工作频率通常都在1MHz以内，在更高频率，磁导率和功率损耗随温度的改变会有显著不同。目前，已有采用Fe2O3、Mn3O4、ZnO作为主成分的软磁铁氧体材料，但是常规以Fe2O3、Mn3O4、ZnO作为主成分的软磁铁氧体材料及磁芯的功率损耗仍然较大，适用频率也较低。因此，开展对高频宽温低损耗高性能功率铁氧体材料的研究对于电子产品的小型化具有重要的意义。