专利名称：：MnZn铁氧体磁芯配方及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种MnZn铁氧体铁芯配方及其制造方法，主要应用于高速区域网(LAN)系统中的脉冲变压器，一般主要为小型尺寸环形铁芯(2mm8腿)，在高频(100kHz200kHz)、较高电压(100mV200mV)和较高直流偏压(1830匝线圈，8mA直流)以及宽温(-40°C+85°C)条件下，具有很高的初导磁率，可以降低铁芯体积或减少绕线圈在数。
背景技术：
：今日，100Mbps以上传输速率的高速区域网(L認)系统已经成为主流。此高速区域网(LAN)系统在操作温度范围内，特性必须满足ANSI标准(X3.263-1995[R2000]，"350叱，100kHz，100mV，DC二8mA)。由于技术的不断提升，高速区域网(LAN)系统的操作温度范围随之延伸，也已由最早的室温25°C到传统的070。C延伸至-4085。C。通讯组件的趋势是越做越小，越做越薄。故此种应用于高速区域网(LAN)系统中的材质，主要以小型尺寸环形铁芯为主，一般外径在4imn以下，高度(HT)在2.6mm以下。因此，如何在满足ANSI标准的基础下减少绕线圈匝数、降低铁芯体积成为业界的关注。
发明内容本发明提供了一种MnZn铁氧体磁芯配方及其制造方法，主要应用于高速区域网(LAN)系统中的脉冲变压器，在高频(100kHz200kHz)、较高电压(100mV200mV)和较高直流偏压(2030匝线圈，8mA直流)以及宽温(一40°C+85°C)条件下，具有很高的感应系数，可有效减少绕线圈匝数、降低铁芯体积。本发明为了解决其技术问题所采用的的技术方案是一种MnZn铁氧体磁芯配方，由主成份和副成份组成，所述主成份由氧化铁、氧化锌和氧化锰组成，按摩尔百分比计以FeA计算，氧化铁为51%54%，以ZnO计算，氧化锌为21%24%，其余为氧化锰；所述副成份包括氧化硅和氧化钙，以主成份的重量为基准以Si02计算，氧化硅占40卯m180卯m，以CaO计算，氧化钙占100ppm350ppm。所述副成份还至少包括有氧化锆和氧化铌中的一种，以主成份的重量为基准以Zr02计算，氧化锆占0ppm800ppm;以NbA计算，氧化铌占0ppm500ppm。所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。一种MnZn铁氧体磁芯配方的制造方法，按以下步骤进行烧结(1).按配方将磁芯组份混合后升温至设定温度;(2).在设定时间内持续保持设定温度；(3)降温。所述设定温度为129(TC140(TC，设定时间为38小时。本发明的有益效果是本发明因含量适当的主成份和良好的烧结条件，可得到较高的初导磁率;又含有适量的副成份氧化硅、氧化钙和氧化锆可改善磁芯的直流叠加特性，氧化铌可改善磁芯的高温直流叠加特性，氧化钼可有效提升直流偏压下低温的感应系数，故能以较少的绕线圈匝数即可满足需求。总而言之，本发明具有较高的初导磁率和很高的感应系数，可有效减少绕线圈匝数、降低铁芯体积。具体实施例方式实施例一种MnZn铁氧体磁芯配方，由主成份和副成份组成，所述主成份由氧化铁、氧化锌和氧化锰组成，按摩尔百分比计以Fe203计算，氧化铁为51%54%，以ZnO计算，氧化锌为21%24%，其余为氧化锰；所述副成份包括氧化硅和氧化钙，以主成份的重量为基准以Si02计算，氧化硅占40卯m180ppm，以CaO计算，氧化钙占100ppm350卯m。所述副成份还至少包括有氧化锆和氧化铌中的一种，以主成份的重量为基准以Zr02计算，氧化锆占0ppm800ppm;以NbA计算，氧化铌占0ppm500ppm。所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。一种MnZn铁氧体磁芯配方的制造方法，按以下步骤进行烧结(1).按配方将磁芯组份混合后升温至设定温度；(2).在设定时间内持续保持设定温度；(3)降温。所述设定温度为1290。C140(TC，设定时间为38小时。取实施例的MnZn铁氧体磁芯配方，将MnZn铁氧体磁芯的主成份配置为如表1所示表l:主成份配比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本例中当主成份氧化锌含量偏高时，居里温度(TC)过低;当氧化锌含量偏低时，会造成-4(TC初导磁率太低。取表1的MnZn铁氧体磁芯主成份配比，将MnZn铁氧体磁芯的副成份配置为如表2所示表2:副成份配比(一)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>添加氧化硅可改善直流叠加特性，但同时会使烧结时产生晶粒的异常生长，结果导致初导磁率下降。添加量太多对低温(-40°C0°C)直流叠加特性反而不利。添加量太多或太少均无法在宽温((TC7(TC或-4(TC85。C)条件下，有很高的感应系数，达到D350yH的规格需求，较佳的添加量是60至100卯m。添加氧化钙可改善直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率。氧化钙添加量太多容易造成结晶。添加量太多或太少均无法在宽温((TC70。C或-40。C85。C)条件下，有很高的感应系数，达到D350uH的规格需求，较佳的添加量是180至300ppm。添加氧化锆可改善直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率。添加氧化锆过量，反而不利直流叠加特性。添加量太多或太少均无法在宽温((TC7(rC或-4(TC85X:)条件下，有很高的感应系数，达到L^350uH的规格需求，较佳的添加量是400至600ppm。添加氧化铌可改善高温的直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率及低温的直流叠加特性。添加氧化铌过量，反而不利高温的直流叠加特性。添加量太多或太少均无法再宽温((TC7(TC或-40。C85。C)条件下，有很高的感应系数，达到D350uH的规格需求，较佳的添加量是100至300ppm。添加氧化钼的好处有1.适当量的氧化钼可有效改善低温的直流叠加特性。2.少量添加氧化钼会使烧结时产生晶粒的异常生长，结果导致初导磁率下降，当添加量大于200ppm时可有效抑制晶粒的异常生长使得初导磁率增加。3.藉由调节烧结持温温度或持温时间，可得到较高的初导磁率磁芯。氧化钼添加量太多或太少均无法在宽温((TC7(TC或-40。C85。C)条件下，有很高的感应系数，达到L》350uH的规格需求，较佳的添加量是200至400ppm。取表1的MnZn铁氧体磁芯主成份配比，将MnZn铁氧体磁芯的副成份配置为如表3所示表3:副成份配比(二)及特性对比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>对表3作如下分析样品l'2，3号:样品1，2，3号的差异主要是氧化硅的含量不同。添加适量的氧化硅可改善直流叠加特性，但添加氧化硅会使烧结时产生晶粒的异常生长，结果导致初导磁率下降。小环型磁芯T3.05*1.27*2.06氧化硅添加量4060ppm，特性差异并不大，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数要22圈，才能满足070°C，Ls大于400uH。样品1，2，3号绕线匝数要大于22亂才能满足-4085°C，Ls大于400pH。较佳的添加量是40至100ppm以Si02计算。样品4，5号样品4，5号的差异主要是氧化钙的含量不同。添加氧化钙可改善直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率。氧化钙添加量太多容易造成结晶。小环型磁芯T3.05*1.27*2.06氧化钙添加量280336卯m,于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数18圈，能满足07(TC，Ls大于400uH。样品4，5号绕线匝数要22圈，才能满足-4085"C，Ls大于400"H。较佳的添加量是180至300ppm，以CaO计算。样品610号样品610号的差异主要是氧化锆的含量不同。添加氧化锆可改善直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率。添加氧化锆过量，反而不利直流叠加特性。小环型磁芯T3.05*1.27*2.06氧化l^锆加量100800ppm，其中样品8，9号400600ppm，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数18圈，能满足070。C，Ls大于400"H。而其它样品则样品(6，7，10)，绕线匝数要20圈，才能满足070。C，Ls大于400ixH。样品8，9号400600ppm，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数20圈，能满足-4085°C，Ls大于400uH。较佳的添加量是400至600卯m，以Zr02计算。样品8，1115号样品8，1115号的差异主要是氧化铌的含量不同。添加氧化铌可改善高温的直流叠加特性，但同时也会降低初导磁率及低温的直流叠加特性。添加氧化铌过量，反而不利高温的直流叠加特性。添加氧化铌过量，反而不利直流叠加特性。小环型磁芯T3.05*1.27*2.06氧化铌加量0500ppm，其中样品1113号150300卯m，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数18圈，能满足070°C，Ls大于400uH。而其它样品则样品(8，14，15)，绕线匝数要20圈，才能满足070。C，Ls大于400uH。样品1113号，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数22圈，能满足-4085。C，Ls大于400uH。而其它样品则样品(8，14，15)，绕线匝数要大于22圈，才能满足-4085。C，Ls大于400yH。较佳的添加量是100至300ppm，以Nb20s计算。样品14，1618号:样品14,1618号的差异主要是氧化钼的含量不同。小环型磁芯T3.05*1.27*2.06氧化钼加量0300ppm，其中样品14，1618号0300卯m，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数20圈，能满足07CTC，Ls大于400uH。样品18号，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数20圈，能满足-4085。C，Ls大于400uH。而其它样品则样品(14，16，17)，绕线匝数要22圈，才能满足-4085。C，Ls大于400uH。氧化钼较佳的添加量是200至400ppm，以MoOs计算。样品19，20号:表1中样品19，20号的差异主要是有无添加氧化钼。有无添加氧化钼的影响为1.室温初导磁率，有添加氧化钼250ppm的样品20号，显着的比没有添加氧化钼的样品19号高。2.低温(-40°C)的直流叠加特性，有添加氧化钼250ppm的样品20号显着的比没有添加氧化钼的样品19号高。3.低温((TC)的直流叠加特性，有添加氧化钼250ppm的样品20号显着的比没有添加氧化钼的样品19号高。4.以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，有添加氧化钼250ppm的样品20号，于直流偏压8mA的测试条件下,绕线匝数18圈，能满足070。C，Ls大于400uH。而没有添加氧化钼的样品19号，绕线匝数要20圈，才能满足-4085°C，Ls大于400uH。5.以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，有添加氧化钼250ppm的样品20号，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数20圈，能满足-4085X:，Ls大于400uH。而没有添加氧化钼的样品19号，绕线匝数要22圈，才能满足-4085。C，Ls大于400uH。样品19，21号样品19，21号主要成份与副成份完成相同，主要的差异是烧结过程中持温部的持温温度。样品19的持温温度为1340。C，持温时间为5小时，样品21的持温温度为1370°C，持温时间为5小时。持温温度升高，可以提高室温初导磁率约20%，同时可以改善低温(-4(TC，0。C)的直流叠加特性，但是会严重劣化高温(7(TC，85°C)的直流叠加特性。以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，样品21的持温温度为1370°C，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数18圈，能满足070。C，Ls大于400uH。而样品19的持温温度为1340°C，，绕线匝数要20圈才能满足070。C，Ls大于400uH。以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，样品21的持温温度为1370"C，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数22圈，能满足-4085。C，Ls大于400uH。而样品19的持温温度为1340。C，，绕线匝数也是要22圈才能满足-4085°C，Ls大于400iiH。样品20，22号样品20，22号主要成份与副成份完成相同，主要的差异是烧结过程中持温部的持温温度。样品19的持温温度为1340t:，持温时间为5小时，样品20的持温温度为1370°C，持温时间为5小时。持温温度升高，可以提高室温初导磁率约40%，同时可以改善低温(-40。C，0。C)的直流叠加特性，但是会严重劣化高温(7(TC，85°C)的直流叠加特性。以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，样品22的持温温度为1370"C，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数18圈，能满足070。C，Ls大于400ixH。而样品20的持温温度为1340。C，绕线匝数也是要18圈才能满足070。C，Ls大于400iiH。虽然两个样品18圈都能满足Ls〉400uH，但是持温温度为1370"C的样品22有较高的感值。以小环型磁芯T3.05*1.27*2.06为例，样品22的持温温度为1370°C，于直流偏压8mA的测试条件下，绕线匝数20圈，能满足-4085。C，Ls大于400"H。而样品20的持温温度为1340"C，绕线匝数也是要20圈才能满足-4085"C，Ls大于400uH。虽然两个样品20圈都能满足Ls〉400uH，但是持温温度为1370。C的样品22有较高的感值。样品19，21号，样品20，22号样品19，21号主要成份与副成份完成相同(成份A)，主要的差异是烧结过程中持温部的持温温度。表1中样品20，22号主要成份与副成份完成相同(成份B)，主要的差异是烧结过程中持温部的持温温度。成份A与成份B的差异主要是成份A无添加氧化钼，而成份成份B添加氧化钼250ppm。当烧结过程中持温部的持温温度由1340。C增加到1370°C，无添加氧化钼的成份A室温初导磁率约提高20y。，而添加氧化钼250ppm的成份B室温初导磁率约提高40%。可见烧结过程中持温部的持温温度增加，添加氧化钼较无添加氧化钼可以提升更高的室温初导磁率。本例中，样品22为最佳配方，其制造方法的最佳烧结条件为:设定温度137(TC，设定时间5小时。通过本例所得的MnZn铁氧体磁芯所具有的初导磁率在100kHz的典型值为4000至6500;其环形铁芯外径(0D)为2至8腿，厚度(HT)为4腿以下。为符合通讯产品轻薄短小的趋势，外径(0D)的设计值通常为小于4mm，而厚度(HT)的设计值通常为小于2.6mm。本例制造方法的持温温度较佳为1340至1380°C，持温时间较佳为4至6小时。权利要求1.一种MnZn铁氧体磁芯配方，其特征是由主成份和副成份组成，所述主成份由氧化铁、氧化锌和氧化锰组成，按摩尔百分比计以Fe2O3计算，氧化铁为51％～54％，以ZnO计算，氧化锌为21％～24％，其余为氧化锰；所述副成份包括氧化硅和氧化钙，以主成份的重量为基准以SiO2计算，氧化硅占40ppm～180ppm，以CaO计算，氧化钙占100ppm～350ppm。2.根据权利要求1所述的MnZn铁氧体磁芯配方，其特征是所述副成份还至少包括有氧化锆和氧化铌中的一种，以主成份的重量为基准以Zr02计算，氧化锆占0ppm800ppm;以NbA计算，氧化铌占0ppm500ppm。3.根据权利要求1所述的MnZn铁氧体磁芯配方，其特征是所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。4.根据权利要求2所述的MnZn铁氧体磁芯配方，其特征是所述副成份还包括有氧化钼，以主成份的重量为基准以Mo03计算，氧化钼占0ppm600ppm。5.—种MnZn铁氧体磁芯配方的制造方法，其特征是按以下步骤进行烧结(1).按配方将磁芯组份混合后升温至设定温度；(2).在设定时间内持续保持设定温度；(3).降温。6.根据权利要求5所述的MnZri铁氧体磁芯配方的制造方法，其特征是所述设定温度为1290°C1400°C，所述设定时间为38小时。全文摘要本发明公开了一种MnZn铁氧体磁芯配方及其制造方法，由主成份和副成份组成，所述主成份由氧化铁、氧化锌和氧化锰组成，按摩尔百分比计以Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>计算，氧化铁为51％～54％，以ZnO计算，氧化锌为21％～24％，其余为氧化锰；所述副成份至少包括氧化硅和氧化钙，以主成份的重量为基准以SiO<sub>2</sub>计算，氧化硅为40ppm～180ppm，以CaO计算，氧化钙为100ppm～350ppm。按以下步骤进行烧结(1)将磁芯组份混合塑型后升温至设定温度；(2)在设定时间内持续保持设定温度；(3)降温。本发明具有高初导磁率和高感应系数，可有效减少绕线圈匝数、降低铁芯体积。文档编号C04B35/26GK101533700SQ20081023413公开日2009年9月16日申请日期2008年11月4日优先权日2008年11月4日发明者李宗展,陈维德申请人:越峰电子(昆山)有限公司