1引言
目前，最新的高档蜂窝电话和移动计算机的工作/时钟脉冲频率都在2GHz以上，因此，在GHz频段的电磁兼容（EMC）测量就成了眼前关心的首要问题。为此要求把“GHz EMC磁珠电感器”一类的磁性器件工作频率扩展到GHz频段，这类电感器的功能是由磁心磁损耗产生的阻抗来抑制电磁噪声。
使用金属铁磁材料，我们制造不出这种GHz器件用的磁心；金属材料固有的特点是，直到甚高自然共振频率（超过数GHz）都有高的磁导率，但高金属电导固有的涡流损耗又会使之下降。我们也不能够使用尖晶石型铁氧体材料；虽然这种磁性材料的电阻率高，没有涡流损耗，但是它们的饱和磁化强度低（与金属比），在高频下的磁导率由斯诺克定律限制到很低的值。
开发的一种适用于GHz频段的新型磁心材料，这种磁心兼有金属（高磁导率）和尖晶石铁氧体（高绝缘度）两者的优点。它们是用湿法电镀NiZn铁氧体膜（抑制涡流），由它封闭坡莫合金微球的表面，再将这些微球压制成磁心。研究者们将新型磁心的频率特性曲线与常用磁粉心（把金属细粒子分散在树脂中的复合物磁心）及六角晶系铁氧体磁心的频率特性曲线做了比较。
2实验
采用超声波增强铁氧体镀膜工艺，使NiZn铁氧体层包封住Ni47Fe53坡莫合金微球（平均直径有4μm和8μm两种）。用酸溶液腐蚀球的表面之后，把微球分散到无气泡的蒸留水（鼓N2气泡排除剩余空气）中，用钛喇叭以600W，19.5kHz功率声处理，供给反应溶液FeCl2+NiCl2+ZnCl2、氧化液NaNO2和PH调节液NH4OH。在80℃和PH=6、7、8和9时保温，1小时完成铁氧体镀膜。
运用场发射型扫描电镜（FE-SEM）观察制得微球的表面和剖面，用Co-Ka辐射进行X射线衍射（XRD）分析。在室温下以6T/cm2压制镀有铁氧体和未镀铁氧体（裸）的微球，成型为φ3×φ8×2mm磁环。用阻抗分析仪（HPE4419A型），在1MHz~3GHz测定磁心的复数磁导率（μ=μ′-μ″）和单匝线圈阻抗值。
3结果与讨论
图1是在PH=6、7、8、和9镀上铁氧体层微球的FE-SEM观察照片。微球被晶粒尺寸~60nm的NiZn铁氧体包封。经XRD分析得知，镀层系尖晶石结构铁氧体单相；还揭示，在PH=6和7时微球表面由NiZn铁氧体和FeOOH混合相组成的薄片层色封。经过剖面SEM观察到，铁氧体层厚有0.2~0.3μm。
图2绘出了用不同PH值镀上铁氧体层的微球（φ=8μm）制得磁心的磁导率谱线，并与用同种裸球制得的磁心做了比较。从中看到，铁氧体镀层明显改善了磁心的频率特性。虽然μ′值都在下降，但从~3MHz（裸球）到~800MHz（PH=8和9）、1.8GHz（PH=7）和2.5GHz（PH=6）频率fP(μ″成峰)却随PH值减小急剧上升。这里因为在酸多（低PH）的条件下微球上涂有非磁性绝缘层（包括亚铁FeOOH相），从而更有效地抑制住晶间的涡流，以牺牲μ′为代价提高Fr。
图3绘出用直径为4和8μm微球制得所有磁心的fp-μ′曲线（f=1MHz），这些微球以不同的PH值镀上了铁氧体层。如图2显示，以牺牲μ′为代价，减小PH值会提高fP。所有这些数据都排在一条线上，它们将近超过块状铁氧体斯诺克极限1个数量级。微球直径从8μm减到4μm，fp也略有升高，因为小金属微球比大球更能有效地抑制晶间涡流。图3中还将新型磁心的性能与普通磁粉心（Ni45Fe55微球与聚苯撑硫树脂的复合物磁心和Fe微球与聚乙烯的复合磁心）、六角晶系铁氧体磁心的性能做了对比。揭示新磁心的性能优于其他所有磁心。
如图4所示，所有新型磁心都呈现高阻抗，在1~3GHz逾40Ω。在PH=6和7镀有铁氧体的微球磁心，其阻抗值高于PH=8和9镀上铁氧体的微球磁心，即使前者的μ′比后者的低也是如此（见图2）。这是因为阻抗值与μ″×f（频率）成正比。
新开发的磁心也适用于在数十兆赫工作的低损耗电感器。如图5所示，虽然在1MHz的μ′值降到了~8，但当PH=6时，获得临界频率fc(定义为品质因素Q=μ′/μ″=100的频率)高达45MHz。
参考文献
[1] D.Kim，et al， IEEE Trans[C]， Magn， 2003， 39(5):3181～3183