1引言 随着信息技术和电子产品数字化的发展，对软磁铁氧体材料和元件提出了新的要求，如器件的小型化、片式化、高频化、高性能、低损耗等。正是由于信息技术和电子产品数字化的发展，器件对材料提出越来越高的要求，带动了软磁铁氧体的发展，特别是NiZn系软磁铁氧体由于具有高频、宽频、高阻抗、低损耗的特点，在近几年越来越受到重视，成为在高频范围(1-100MHz)内应用最广、性能优异的软磁铁氧体材料。目前国内很多厂家都已在生产NiZn系软磁铁氧体材料和元件，但对比MnZn软磁铁氧体，NiZn软磁铁氧体在我国发展相对较缓慢，且规模也比MnZn软磁铁氧体小很多。为了正确认识镍锌软磁铁氧体，以便有效的使用，避免资源浪费，笔者根据自身在磁性材料行业工作的经验，对镍锌软磁铁氧体材料及元件进行参考性分类，同时介绍它们的应用情况，并重点介绍镍锌软磁铁氧体在表面贴装方面的发展前景。 2材料的分类 2.1 按材料磁导率分类 镍锌软磁铁氧体材料的磁导率目前从15-2000不等均有应用，常用的材料磁导率在100-1000之间。按磁导率分类，可分为高磁导率材料、常规材料和低磁导率材料。磁导率在1000以上的习惯上称为高磁导率材料，磁导率在200-1000的称为常规材料，磁导率在200以下的称为低磁导率材料。通常情况下，材料磁导率越低，适用的频率范围越宽；材料磁导率越高，适用的频率范围越窄。例如：μi=15的材料适用于100MHz以上场合，而μi=1500的材料仅适用于1MHz以下场合。 2.2 按材料的烧结温度分类 随着各种需求及材料本身不同，从而导致镍锌软磁铁氧体材料在不同温度下烧结，通常高于1200℃烧结的材料我们称之为高温烧结材料，材料中基本不加氧化铜；烧结温度在1000-1200℃的材料我们称之为中温烧结材料，材料中一般加入氧化铜，目前常规产品基本属于此方式烧结；低于1000℃烧结的我们称之为低温烧结材料，该材料除了加入氧化铜外，还掺入较多降温剂（如：Bi2O3，V2O5，Co2O3等），并将粉料粒度做到微米级，烧结温度通常在850-950℃；低温烧结材料一般多用于多层片式化元件中，适于与银(Ag)内电极共烧。随着电子、通讯类产品的飞速发展，多层片式元件正处于高速发展时期，因此低温烧结材料成为目前镍锌软磁铁氧体材料发展的主流之一。 2.3 按材料的制作工艺分类 适应不同应用场合，在生产材料时，采用不同的工艺，各个厂家的生产工艺均有一些差别，但从大的方面讲主要有湿式和干式两种。湿式生产是在混料过程中加入水，而干式生产是在整个制粉过程中材料均不直接与水接触。采用湿式生产，材料混合均匀，一致性好，但因要除去水，因此耗能大，一般对于性能要求高，一致性严格的产品，才采用湿式生产。 2.4 其它分类 2.4.1 绿色材料（或称环保材料）：是因材料中的Pb、Cd、Hg等重金属元素或各类有害有机物含量很少，达到国际要求标准。这是今后材料发展的趋势。 2.4.2低损耗材料：相同磁导率不同特性的材料，损耗相对较低的材料。由于MnZn功率铁氧体材料通常只适用于1MHz以下频率范围，因此用该类材料取代MnZn功率铁氧体材料，应用在高频功率电感方面。 2.4.3 高Bm材料：即材料的磁感应饱和强度（Bm）高，制成元件后，所承受的偏压电流能力强。实际应用时根据不同使用场合，选用不同Bm的材料。 3元件的分类 3.1 按成型的生产方式分类： 按产品的常规生产方式可分为迭层式成型、干压式成型及热压铸成型等。 3.1.1迭层式成型主要是生产多层片式类小型产品，目前较成熟的工艺方法有日本TDK公司的交迭印刷法（湿法），日本村田公司的流延——印刷法（半干法）和美国KEMET公司的埋孔连接法（干法）。 3.1.2 干压成型是采用一定颗粒级配方，且有良好流动性的颗粒在成型机上制成一定形状和强度的坯体产品，再进行深加工。目前常规镍锌产品主要采用此方式生产，工艺简单，可操作性强，效率较高。 3.1.3热压铸成型是一种较早使用的成型方式。在性能符合要求的粉料中加入一定量的粘合剂（一般主要成份为石蜡），制成浆料，并在一定温度，一定压力下将料浆压入模具中，冷却后即成为且有一定形状和强度的坯体产品，再进行深加工。由于热压铸产品生产效率较低且在排蜡过程中耗能大，产品易变形，难以控制，目前在本行业中使用较少。 3.2 按产品制成电感的方式分类 由于NiZn软磁铁氧体产品种类较多，应用在不同的场合，制作成电感的方式也是多种多样，但概括起来主要有以下几种方式： 3.2.1 层压式电感：是将铁氧体粉料制成的膜片与内导体材料（一般为银）交替迭放形成一个整体，通过深加工如：干燥，切割，烧结等。采用这种方式成型能做成三联体、四联体等复合组件；亦能将电容和电感甚至电阻做成一体式的产品，如：感容（LC）滤波器、阻容（RC）片式器件和电感阻容（LRC）薄膜片式器件等，是一种较先进的制造方式。 3.2.2 绕线式电感：是将产品通过绕线机按要求绕上一定线径，一定匝数的线圈，达到要求的电磁性能。绕线式电感又分为普通电感和绕线片式电感；①.普通电感是在有引针的磁心上绕线，然后再进行一定的处理，如；加塑胶套、外加磁套、塑封等。这类磁心在不同场合或根据不同使用方式，有不同的命名，如：色码电感、轴向电感、径向电感等；②.绕线片式电感属于表面贴装类电感是在被有银层的磁心上绕线，无引针，可直接焊接在电路板上，适于高密度组装。 3.3 按产品使用场合分类 由于电子产品种类越来越多，因此相应的磁心使用要求也越来越复杂，按磁心的应用场合可分成： 3.3.1普通电感：在磁心上绕上一定数量的线圈，达到一定要求的电感量，应用时主要是取其电感量，没有特别要求，应用范围较广。 3.3.2 可调电感：通常磁心为螺纹磁心，磁心在绕制的线圈中能上下移动（类似螺丝在螺母中的活动）调节感量的大小。 3.3.3 耐电流电感：该类电感所用磁心的结构与普通电感用的磁心结构相似，但磁心要求能承受大的偏置电流，并对居里温度也有限制，因此对材料的性能提出较高要求。 3.3.4行线性电感：该类电感主要用在传统显示器的行扫描电路中，作为行线性校正线圈，起磁饱和电抗元件的作用。专业性较强，要求也较高。 3.3.5 表面贴装电感：磁心表面某特定部位有被银，能直接焊接在电路板上。该类磁心一般体积较小，形状复杂，单位体积能承受较大功率，能改变传统电感不用扦针，从而实现电路板能两面使用，高密度组装，大大缩小了电子产品的体积，为电子产品的小型化、超薄化提供了保障。表面贴装电感笼统分类可分为两类：片式多层电感和片式功率电感。 4镍锌铁氧体元器件的应用和发展 普通电感、可调电感、耐电流电感均属于传统型镍锌铁氧体电感系列，生产和市场比较成熟。 行线性电感由于液晶显示器的迅速发展，传统显示器的生产将逐步减少，导致行线性电感亦将逐步减少。 随着电子设备向轻薄短小、集成化、智能化和多功能化方向发展，表面贴装元器件在全球范围迅速增长。从市场来看，目前世界片式电感器的总需求量在100亿只以上，其中AV领域需求量最大，约占40％；移动通信领域占30％左右；OA设备约占15％。日本研制生产片式电感器方面居世界之首，其生产产量约占世界总量的65％。 据日本机械电子工业振兴协会（ELAJ）调查，目前日本电容器、电阻器的片式化比例都超过了75％，片式电感器则为52％，明显滞后。我国的差距更大，落后发达国家10－15年，电容器、电阻器的片式化率仅15％左右，而片式电感器困难度大，占电感器的比例尚不到5％。据了解，由于“八五”、“九五”期间我国花了很大力量进行SMT技术的引进和改造工作，故预计今后几年我国SMT技术将有一个崭新的发展。目前片式电感器的市场十分看好，在各种视听家电产品中电感器用量最多，如彩电和收录机每台各需电感器20－40只，在计算机、移动通信设备、汽车电子装备以及军事电子武器装备中，片式电感器都是不可缺少的。从国际市场看，目前世界片式电感器年需求量在100亿只以上，而生产仅50亿只左右，产销缺口较大，出口形势良好。国内市场也是如此，我国当前生产的广播电视、收录机、录像机、通信设备、程控交换机、计算机等整机每年所需的近5亿只片式电感器半数以上要靠进口解决。此外，即将在我国形成开发生产热潮的汽车电子装备系统、数字式HDTV、液晶显示电视机、袖珍电脑、微型小家电等产品也都大量需要片式电感器，可见片式电感器的市场前景非常广阔，其需求量会越来越大。另外从近5年国内电子元件进出口贸易的发展态势来看，进口贸易发展得非常红火，1998年~2003年，其进口额的年均增长速度高达29.3%，比出口高10.6个百分点。由于近年来年进口电子元件占国内市场的份额已超过50%，其中电感器为32.3%，由此可见电子元件国内市场高速发展的态势。与此相反，国产电子元件出口贸易的发展态势不太乐观，其年均增长速度虽然仍高达18.7%，2003年出口额同比增长速度仍高达23.4%，但与进口相比，主流出口产品的年均增长速度也逊色很多。 这是因为国内电子元件市场的高速发展，国产品内销增加，出口减少，但主要原因仍是国产电子元件档次低、生产规模小，在国际市场的竞争力降低所致。 目前世界片式电阻器、片式电容器已成为成熟产业，有些公司的年产量规模达数百亿只，甚至上千亿只。铁氧体电感元件由于受制造工艺和物理尺寸限制，较缓慢地加入表面安装设计行列。据报道，20世纪70年代国外开始研制开发片式电感器，80年代初已实现商品化。早年片式电感器主要在日本、美国生产，近年来，欧洲、亚洲一些国家和地区也开发成功并进入批量生产，产量日益增长，生产技术也日趋成熟。我国在80年代开始研制片式电感器，90年代中期通过引进关键设备和自行开发技术，实现了规模化生产，发展迅速。国内片式电感器总产量（不包括三资企业），1999年估计约7-8亿只，2000年约12-13亿只，占国内电感器总产量20%。片式电感器的生产品种，主要有片式固定电感器，电磁波干扰抑制器，功率电感器等。 多层片式电感器产业进入本世纪后，与厚薄膜工艺、集成电路技术结合，迅速向小型、薄型化、多功能化、复合化、组件化发展。在小型、薄型化方面产品从早期的3216型到90年代的1608型、1005型、0805型发展，目前主流的多层片式电感为0603型、0402型；多功能化方面产品正朝大容量、大功率、高耐热、高可靠，高密度组装方面发展；复合化方面将电容和电感甚至电阻做成一体式的产品，如：感容（LC）滤波器、阻容（RC）片式器件和电感阻容（LRC）薄膜片式复合网络等；片式组件化产品已形成各类变压器、HF器件、微波器件以及做成三联体、四联体等片式磁珠排。目前多层片式电感器所用的材料其磁导率仅为200-400，饱和磁化强度为0.25T，今后需要磁导率及磁化强度更高的亚微米级NiCuZn铁氧体材料，目标是磁导率达到2000，饱和磁化强度为0.45T，以用于高频及超高频系统中。 片式功率电感器也在朝小型化、平面化、表面贴装化方向发展。常规片式功率电感器外形尺寸通常有φ5-12mm，厚度则为1.2-8mm，但目前市场上已有直径在φ3mm以下，厚度仅为0.8mm的产品。片式功率电感器有磁路开放式和磁路封闭式两类，目前越来越多的器件设计者都在倾向于使用磁路封闭式电感，确保在整个电路中使EMI和RFI降到最低。 另外值得一提的是目前国内的片式化设备发展也比较缓慢，大部分设备仍需进口，这也制约着我们片式化元器件的发展。 5结束语 镍锌铁氧体是目前正在高速发展的产业，材料品种越来越多，元件规格越来越复杂。国内行业水平虽然在近几年来发展迅速，部份材料已接近国外水平，但与国外相比，仍有差距；特别是在片式化产品方面，由于国内SMT设备发展还不成熟，大部分设备仍需进口，也制约了发展，因此差距较大。我们要抓住现在发展机遇，共同努力提高自身水平，扭转目前进口大于出口的局面。 参考文献 [1][4]：陈国华 第二届软磁、电感器及变压器交流会会议资料（上海）2002年6月 [2]都有为 《铁氧体》 江苏科学技术出版社 [3]周平章等 第二届软磁、电感器及变压器交流会会议资料（上海）2002年6月 [5]王耕福等 第二届软磁、电感器及变压器交流会会议资料（上海）2002年6月 [6]何水校 西南应用磁学研究所 《磁性材料及器件》2003年10月