磁性元件材料.ppt

,*,深圳可立克科技股份有限公司,SHENZHEN CLICK TECHNOLOGY CO.,LTD,磁性元件,原材料介绍,曾海峰,2012.06.08,磁性元件原材料介绍,套管,绝缘胶带,挡墙胶带,线材,骨架,磁芯胶带,铜皮,磁芯,磁性元件原材料介绍,-,骨架,一、骨架形状,从功能上分为三类,:,BOBBIN,：用于线圈的绕制载体，并使线圈与磁芯之间绝缘的一类材料。,BASE,：用于固定线圈，并对引线进行定位，方便其安装在线路板上的一类材料。有可带,PIN,或不带,PIN,两种。,CASE,：用于固定、保护和隔离线圈，并对引线进行定位，方便其安装在线路板上。多用于线圈灌封。,二、骨架主要尺寸,磁性元件原材料介绍,-,骨架,A,长度,/,B,高度,/C,宽度：影响产品长度，与安装有关；,D,脚长：与安装有关,（,立式：底部磁芯；卧式：线包腹部比骨架定位板高，则需按实际情况确定针脚长度）,E,脚距：应该根据安规距离要求、挂线大小（短路、连锡）来选择合适脚距；,F,排距：应该根据安规距离要求选择合适排距；插针式骨架绕线后，烘烤后等工序会影响该尺寸，应按实际情况定义排距中心值和公差；,G,针径：要根据绕组电流大小选择针径大小和针脚数量；,H,窗口宽度：须与铁芯配套良好，线包尽量不超出此尺寸（或不超过铁芯该尺寸）；,I,绕线幅宽：影响每层绕线匝数、层数、绕线方式（均绕、密绕）；,J,中柱：须与铁芯配套良好；,K,窗口高度：须与铁芯配套良好；,L,线槽：影响挂线，线槽深度、宽度尺寸不够还可能导致产品尺寸超规格；线槽数量不够可能导致短路、多穿套管等；,M,挡板高度：影响安规距离；,N,定位板高度：影响安规距离；骨架定位板尽量满足高过针脚锡点，且不易破裂的；需避免铁芯（立式骨架）和线包（卧式骨架）凸出定位板底部；,O,、,P,、,Q,壁厚：影响安规、骨架强度；,磁性元件原材料介绍,-,骨架,酚醛树脂：俗称电木（,PHENOLIC,），属于热固性（,Thermoset,）材料。,优点：,不易变形,耐高温及高温焊锡,;,强度较高,缺点：,较脆容易破损,目前所使用的电木材料有很多，其性能也各不相同，成本也不尽相同。如果：,T375J,，,T375HF,、,1403G4,，,PM9820,、,PM9830,、,PM9630,、,AM-113,、,CPJ-860,等等，性能的不同使其所适用的骨架类型不同。,三、骨架常用材质,磁性元件原材料介绍,-,骨架,PET,：聚丁烯对苯二酸盐（,Polybutylene terephthalate,），属于热塑性（,Thermoplastic,）材料。,优点：,韧性好，抗振动,绝缘好,耐温,155,缺点：,高温焊锡有一定熔损、变形,成本较高,主要有,FR530,等，常用于外壳、滤波电感骨架、较大产品骨架等,磁性元件原材料介绍,-,骨架,PBT:,属于热塑性,(Thermoplastic),材料。,优点：,韧性好，抗振动,绝缘好,成本低,缺点：,高温焊锡容易熔损,绕线，烘烤容易变形,主要材质有,4130,420SEO,4115,等等，常用于外壳、滤波电感骨架,磁性元件原材料介绍,-,骨架,LCP,：（,Liquid crystal polyester,）属于热固性材料。,优点：,韧性好，强度高、不易破损,绝缘好,耐高温,缺点：,成本高,多用于驱动背光源之主压变压器，如：,UI,，,EE,，,EPC,等多槽型、,SMD,型骨架。材质如：,E4008,，,E4010,，,E4810,等等。,磁性元件原材料介绍,-,骨架,尼龙（,NYLON,）：属于热塑性,(Thermoplastic),材料,优点：,韧性好，强度高、不易破损,绝缘好,成本低,缺点：,受热易熔化,绕线，烘烤易变形,常用材质有,FR50,、,70G33L,等，尼龙材料通常用来制作绕线要求不是很高的低频变压器，或者较为普通的线圈电感，或做外壳等,磁性元件原材料介绍,-,骨架,材质,特性,NYLON,PHENOLIC,PBT,PET,LCP,机械特性,扰曲强度,Kg/cm,2,12500 Mpa,120,1400-1800,1900,1420,洛氏硬度,120,93,120,91,热学特性,热变形温度,-,235,205,246,313,融点,260,-,225,270,-,耐然性,UL94,V-0,V-0,V-0,V-0,V-0,电气特性,电阻率,ohm-cm,10,14,10,13,10,16,10,16,10,13,绝缘强度,Kv/mm,17,10,22,18,40,用途,低频变压器,高频变压器、,SMD,型变压器,高频变压器、滤波器,高频变压器、滤波器,SMD,型变压器,四、骨架常用材质性能对比,磁性元件原材料介绍,-,骨架,磁芯主要几大类,:,软磁铁氧体类,(Ferrite Core),铁粉芯,(Iron powder),铁硅铝,(KooL Mu,或,Sendust),铁硅合金,(Fe-Si),高磁通磁粉芯,(Hi-Flux),铁镍钼磁粉磁,(Mpp Core,）,非晶态,(Amorphous,）,钢片类,Lamination(SI-STEEL.PERMALLOY),磁性元件原材料介绍,磁芯,一、钦磁铁氧体（,FERRITE CORE,）：,是按照预定的配方称重，把高纯、粉状的氧化物,(,如,Fe2O3,、,Mn3O4,、,ZnO,、,NiO,、,MgO,等,),混合均匀，再经过预烧、粉碎、造粒，模压成型为毛坯，在高温,(12001400),下烧结，再通过磨削加工而成，从材质主要分为,:,锰锌系列,(Mn-Zn),镍锌系列,(Ni-Zn),锰锌常用规格,:EE,、,EF,、,EI,、,ER,、,ET,、,UT,、,UU,、,T,、,RM,、,EP,、,POT,、,EPC,、,EFD,、,UI,等等。,镍锌常用规格：,T,、,R,、,DR,、,RH,、,DRH,、,RID,、,RXH,等等。,磁性元件原材料介绍,磁芯,锰锌铁氧体,Mn-Zn Ferrite:,具有最低的铁芯损耗、价格低廉、可加工性强、可选磁导率多（,140018000,），缺点是,Bs,相对较低，易碎；广泛应用于开关电源变压器、扼流圈、,EMI,滤波器，通讯领域宽带、脉冲变压器等；,高导系列,:3K,5K,7K,10K,12K,15K,，,R18K(,东磁，天通，天铭，玖鑫，深业五金，冠达,),功率型系列,:,同等,PC40,PC44,PC50,PC47,PC95,等（,东磁，天通，开元，金川，安磁，越峰，西门子，,NICERA,，,TDK,，飞磁,）,磁性元件原材料介绍,磁芯,磁性元件原材料介绍,磁芯,E,(EE,、,EF,、,EI),型,:,简单、经济的形状；方形截面不易绕制粗线；磁心有效面积较大；磁屏蔽较差。,平面,E,型,(Planar EE,、,Planar EI):,低矮结构；小的漏磁通；寄生特性的重复性很好；易于装配；节省空间；可靠性高；易于散热。,EFD,型,:,很低的结构高度；很高的传输功率密度；包括,SMD,骨架在内的范围很全的配件；,EP,型,:,立方体设计有利于高密度装配；优良的磁屏蔽；多用于通讯领域；,ER,型,:,圆形中心柱，相对,EE,型有更低的平均匝长；边侧腿带有圆弧；为获得更小的尺寸，备有,SMD,骨架和卡箍；中等的磁屏蔽效果,ETD,型：,AC/DC,转换器的最佳形状；传输一定功率的最小体积和重量；高效率的安装部件；中等的磁屏蔽,P,(,罐,),型：优良的磁屏蔽；各种材料和尺寸规格齐全；不易装配和安装；引出线困难；用作电源隔离困难；,PQ,型,:,圆形实心中柱及圆的绕线空间；矩形的外部设计；磁心对的顶部和底部均为完全平面，与散热器可有良好的热接触；良好的磁屏蔽,RM,型,:,标准化的规格；配件范围齐全；易于自动化绕线；简单的安装系统；有效利用,PCB,面积；较宽的出线槽口；良好的磁屏蔽,U,型,:,简单、经济的形状；可拼接使用于更大的功率；大的尺寸；没有自屏蔽效果,ET,、,UT,型,:,简单、经济的形状；主要用来做,EMI,滤波器；,环形,(Ring),：简单经济的形状；非常低的杂散磁通和漏感；不容易绕线；主要用来做,EMI,滤波器、驱动变压器,磁性元件原材料介绍,磁芯,损耗测试频率为,100KHz,*,平均值,*,500KHz,，,50mT,磁性元件原材料介绍,磁芯,磁性元件原材料介绍,磁芯,镍锌铁氧体,Ni-Zn Ferrite:,该系列材料是一种高频、宽带铁氧体材料，具有高电阻率、高阻抗、高磁通密度和低损耗等特点，广泛用于变压器、扼流圈、,DC-DC,变换器和抗,EMI,等磁芯。常用型式：,DR,，,R,，,RI,，,T,形等，厂商有丰亿、飞晶等。,功率电感、扼流圈、线性线圈、中周变压器共模电感、噪声滤波器和电缆滤波选用抗热冲击、高直流叠加性能、高,Bs,的镍锌材质；,高电压变压器、,DC-DC,转换器、,LEC,背光源变压器选用低损耗镍锌材质；,抗,EMI,滤波电感选择材质较多，一般选用具有高阻抗、宽频、高直流叠加的镍锌材质；,汽车电子、电机用首选热性能好、高居里温度的镍锌材质；,磁性元件原材料介绍,磁芯,二、铁粉芯,Iron:,铁粉芯是粉芯材料成本最低的材料，但它是所有粉芯材料中损耗最大的材料；铁粉芯的饱和磁感应强度达到,1.0T,以上，铁粉芯的温度稳定性非常好。铁粉芯使用频率范围宽，可以从几千赫兹到上百兆赫兹，但低频下特性良好（,100KHz,）。,通常通过颜色代码（,Color Code,）进行材质的区分，其规格以,T*-XX*,形式命名。,如：,T120-26B,中，,T,表示,Toroid,，,130,表示,1.3,英时外径,-26,表示材质代号（对应原色为黄白色）,B,表示同外径不同厚度的类型,.,供应商通常为,Micrometals,、嘉成、科达、可达、东磁等。,磁性元件原材料介绍,磁芯,磁性元件原材料介绍,磁芯,由于铁粉芯气隙含有有机成份，磁芯的磁滞损耗和涡流损耗也较高，具有热老化效应，长期工作温度必须限制在,125,度以下。铁粉芯材质种类很多，其中,-8,材价格最高，,-40,材价格最便宜，各材质典型应用如下：,典型应用,-2,-8,-14,-18,-19,-26,-30,-34,-35,-40,-45,-52,调光灯电抗器,X,X,X,60Hz,差模,EMI,滤波电感,X,X,X,X,直流电感,(50kHz,、,Buck,或,Boost),X,X,X,X,X,X,直流电感,(50kHz,、,Buck,或,Boost),X,X,X,X,X,X,X,X,PFC,电感,(94%,）,运用,：军工电源或高端民用电源的尖峰抑制器，磁放大器，电流互感器。,形状,：环型,磁性元件原材料介绍,磁芯,铁基纳米晶（超微晶）：,成份,：铁、硅、硼、铜、铌。,特点,：首先制成非晶带材然后适当退火形成微晶和非晶的混合组织，,Bs,可达,1.25T,，磁导率高。,运用,：中高频变压器、电感,，,共模电感、尖峰抑制器、电流互感器、磁放大器,形状,：环型、,C,型,八、硅钢片,(Si-Steel),：,硅钢片是含硅量,0.54.8%,的,硅铁合金软磁材料,.,硅是钢的良好脱氧剂，它与氧结合，使氧转变为稳定的不为碳还原的,SiO2,，避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在铁中成为固溶体后使电阻率增加，同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此，一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率、降低矫顽力和铁损。但含硅量增加又会使材料变硬变脆，导热性和韧性下降，对散和机械加工不利，所以一般硅钢片的含硅量不超过,4.8,。,磁性元件原材料介绍,磁芯,硅钢分类：,热轧硅钢片：,将,Fe-Si,合金用平炉或电炉熔融，进行反复热轧成薄板，最后,800-850,退火后制成。热轧硅钢片可利用率低，损耗大，目前已经基本淘汰。,冷轧无取向硅钢片：,其含硅量,0.5%-3.0%,，经冷轧成不同厚度,（多为,0.35mm,和,0.5mm,）的钢带。冷轧无取向硅钢的,Bs,略高于取向硅钢；与热轧硅钢相比，其厚度均匀，尺寸精度高，表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能。,冷轧取向硅钢片：,与冷轧无取向硅钢相比，取向硅钢的磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的,1/3,，磁导率之比为,6,：,1,，其铁损约为热轧带的,1/2,，磁导率为后者的,2.5,倍。,冷轧硅钢片又分,白片,（无煅烧）和,黑片,（有煅烧，改善结晶，降低损耗，恢复磁导率）,形状：,EI,型、,UI,型、,C,型、,T,型,材质,:Z7,Z9,Z11,H50,H23,H20,H18,H14(,新日铁,),运用：工频、音频变压器，电抗器,硅钢片的组裝方式有交叠法和对叠法两种。交叠法是將硅钢片的开口一對一交替地分布在两边，这种叠法比较麻煩，但硅钢片间隙小，磁阻小，有利於增大磁通，因此电源变压器都采用这种方法。对叠法常用于通有直流电流的场合，为避免直流电流引起饱和，硅钢片之间需要留有空隙，因此对叠法将,E,片与,I,片各放一边，两者之间的空隙可用纸片來调节。,Magnetic Materials,10GHz,Frequency,100 Hz,1 kHz,10 kHz,100 kHz,1 MHz,10 MHz,100 MHz,1 GHz,Cost Per Unit Volume,Si Laminations,Iron Powder,Sendust,Hi-Flux,Amorphous,MPP,Nanocrystalline,Ni-Zn Ferrite,Mn-Zn Ferrite,Fe-Si,磁性元件原材料介绍,磁芯,常用的几种铁芯材料性能比较表,类别特性,Mn-Zn Ferrite,锰锌铁氧体磁芯,Iron Power(,纯,),铁粉芯,Sendust,铁硅铝磁粉芯,Fe-Si,铁硅磁粉芯,Hi-Flux,高磁通磁粉芯,MPP,铁镍钼磁粉芯,Amorphous,非晶,Si-Steel,矽钢片,磁芯材料基本成分,锰锌氧化物和铁氧化物的陶瓷状结合体,100%,铁粉,85%,铁,9%,硅,6%,铝的合金粉,93.5%,铁,6.5%,硅的合金粉,50%,铁和,50%,镍的合金粉,81%,镍,17%,铁,2%,钼的合金粉,铁、硅、硼、磷等,含硅量,0.5,4.8,的铁硅合金,气隙形式,离散,单独的气隙开口,分布在磁芯内部,分布在磁芯内部,分布在磁芯内部,分布在磁芯内部,分布在磁芯内部,离散,单独的气隙开口,离散,单独的气隙开口,气隙自身构成,空气,有机和无机粘合剂,无机粘合剂,无机粘合剂,无机粘合剂,无机粘合剂,空气,空气,Bs,30005000,10000,10000,16000,15000,7000,1500012500(,纳米,)5500(,钴基,),20000,初始磁导率,2400,3100,14160,26,，,40,，,60,14160,14550,500080000(,纳米晶,)100000(,钴基,),1500,居里温度,220,750,600,700,500,400,400,740,最大工作温度,130200,75130,130200,130200,130200,130200,130220,130220,磁芯损耗,mW/cm325KHz,1000Gs,14LOWEST,650(75ui)HIGH,150(60ui)LOW,250(60ui)MEDIUM,150(60ui)LOW,90(60ui)LOWER,120LOW,/HIGH,DC BIAS,POOR,MEDIUM,GOOD,BEST,BEST,BETTER,BETTER,BETTER,温度稳定性,POOR,BETTER,GOOD,MEDIUM,BETTER,BEST,BEST,BETTER,相对价格水平,中等,低,中等,中等,昂贵,昂贵,贵,低,铁芯形状,多种,环形、,EX,型,环形、,EX,型,环形、,I,型,环形、,EX,型,环形、,EX,型,环形、,CD,型,EI,CD,环,型,磁性元件原材料介绍,线材,自粘聚氨基甲酸酯漆包线,丝包线,绞线,线材,聚氨基甲酸酯漆包线,聚酯漆包线,漆包线,(0,、,1,、,2,、,3,四种不同漆膜厚度,),绝缘线,PVC,线,电镀铜线,磁性元件原材料介绍,线材,磁性元件原材料介绍,线材,品种,型号,温度 等级,特点,用途,聚氨基甲酸酯漆包线,QA,、,UEW,130 155,180,直焊性，焊锡前无需先脱漆膜。耐拉伸、耐弯折。,电子变压器、电感线圈、继电器、微电机及其他电子仪表绕组,尼龙复合聚氨基甲酸酯漆包线,QA,、,UEW,130 155,180,除具备聚氨基甲酸酯漆包线特性外，还具有表面磨擦系数小、耐磨性佳等特点，适合于高速绕线场合。,电子变压器、电感线圈、继电器、微电机及其他电子仪表绕组,聚酯漆包线,QZ,、,PEW,130 155,180,具有较好的机械特性及耐化学特性。并且具有很好的耐温特性（温度等级,155,以上产品）,马达绕组、镇流器、大型变压器等、扼流圈等。,尼龙复合聚酯漆包线,QZ,、,PEW,130 155,180,除具备聚酯漆包线特性外，还具有表面磨擦系数小、耐磨性佳等特点，适合于高速绕线场合。,马达绕组、镇流器、大型变压器等、扼流圈等。,磁性元件原材料介绍,线材,品种,型号,温度 等级,特点,用途,聚亚胺聚酰胺漆包线,HAI,AIW,200,220,优异的机械特性及耐化学，耐温特性,特殊马达、电动工具、点火线圈等,直焊型聚酯亚胺漆包线,QZYH,、,SEIW,180,具备,180,级聚酯漆包线特性，还具备直焊性。,适用于高温度等级变压器及线圈。,醇溶自粘漆包线,SBUEW-Y SBUEW155-Y SEUEW180-Y,130,155,180,具有醇溶特性，在乙醇浸泡下自粘层溶化，乙醇挥发后即固化，使线圈成型。,音圈、蜂鸣器、扬声器、光驱线圈等,热熔自粘漆包线,SBUEW SBUEW155 SEUEW180,130,155,180,具有热溶特性，在电热或热风下自粘层溶化使线圈成型。,适用于绕制各类线圈。,品种,型号,温度等级,特点,用途,绞线,LITZ,130,155,180,将,UEW,线绞合而成。具很好高频特性，可降低线间匝间分布电容以及降低集肤效应。,高频线圈、高频变压器等。,丝包线,USTC,130,155,180,为,UEW,线加人造纤维丝包制而成，可降低层间分布电容，提高绝缘性，以及降低集肤效应等。,适用于天线线圈，及其他高频大电流线圈、高频变压器等。,绝缘线,FSX-,FWX-,TEX-,TEX-ELZ,130/155,具很好的耐高压特性，可直焊。但不耐弯折。,小型安规高频变压器、电感线圈。,PVC,线,UL1007,UL1015,UL1617,UL1332,UL3321,85/300V,105/600V,105/600V,200/300V,150/300V,外层覆盖,PVC,、,FEP,皮，具很好的绝缘性。,低频变压器、消磁线圈、以及其他设备等引线用,磁性元件原材料介绍,线材,漆包线主要检测指标：,针孔,可绕性,密着性,耐热冲击性,伸长率,耐磨性,耐腐蚀性,直焊性,电阻,耐压,绞合次数、绞距，绞向，完成外径（,LITZ,，,USTC,）,磁性元件原材料介绍,线材,铜箔（,COPPER FOIL,）：,铜箔的作用是当作绕组（,WINDNG,）或屏蔽层（,SHIELD,）其特点是作为绕组可通过大电流，减小集肤效应的影响和漏电感，通过包绝缘纸或麦拉胶带进行绝缘；作为绕组间屏蔽层时通过包绝缘纸或麦拉胶带进行绝缘，首尾须隔离，且通常用一根导线将屏蔽铜箔其始端接地；铜箔作为外部屏蔽时，用铜箔将线包和磁芯外转包绕一层，首尾焊接于磁芯处，可焊引线或不焊引线。,铜箔一般厚度有,0.025mm,、,0.05mm,、,0.075mm,、,0.1mm,、,0.125mm,、,0.15mm,、,0.175mm,、,0.2mm,、,0.25mm,、,0.3mm,、,0.35mm,、,0.4mm,磁性元件原材料介绍,线材,磁性元件原材料介绍,胶带,材质,特性,聚酯薄膜胶带,Mylar tape,挡墙胶带,Margin tape,NOMEX,胶带,佳富珑胶带,Kapton ape,特点,有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力，并可抵受切割及磨损,有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力，并可抵受切割及磨损,抗拉力、具较好韧性，极佳的耐高温特性,有极佳的耐高温特性,颜色,各种颜色,淡黄色、白色,白色,棕黄色,绝缘电阻,1000 k,1000 k,1000 k,1000 k,击穿电压,5.5kV,5.5,10,15 kV,8002kV,6.5kV,相对电痕指数,600I,600II,600III,温度等级,130,130,155220,180,阻燃性,UL94V-0,UL94V-0,UL94V-0,UL94V-0,用途,用于变压器，马达、电机、电子阻件之绝缘包扎,各类变压器端控隔离绝缘用,用于变压器，马达、电机、电子阻件之绝缘包扎,高温下使用，用于线圈、电容及电线缠结,磁性元件原材料介绍,胶带,磁性元件原材料介绍,套管,套管（,TUBE,）：,热缩套管（,HEATSHRINK TUBE,）,铁氟龙套管（,TEFLON TUBE,）,矽胶套管（,SILICON TUBE,）,玻璃纤维套管（,Fiberglass sleeving,）,其中热缩套管分为,PVC,热缩套管和,UL,热缩套管两大类。,UL,热缩套管的温度等级为,125,和,105,两种，铁,氟,龙套管温度等级为,200,，其壁厚分为,S,型、,T,型和,L,型三种，厚度依次增加。,磁性元件原材料介绍,Thank You!,