资源描述
某磁性工程技术研究中心组建项目
预可行性研究报告
中心名称: 某磁性工程技术研究中心
依托单位: 某晶石集团公司
合作单位: 某
主管部门: 某市科技局、某区科技局
填报时间:
某科学技术厅编制
55
目 录
一、基本情况
1、项目名称 …………………………………………………………1
2、项目研究领域 ……………………………………………………1
3、项目依托单位、合作单位及其合作形式 ………………………2
4、项目建设的地址及建成后的运行管理体制……………………12
5、项目建成后的核算形式…………………………………………14
二、项目组建的必要性
1、项目涉及的技术领域发展的现状………………………………15
2、项目国内外研究情况……………………………………………16
3、项目目前国内外存在的问题……………………………………22
4、项目技术发展的要求,急需解决的关键技术…………………23
5、建成后对我省相关行业、
领域技术进步及产业结构调整的意义…………………………26
三、项目组建的可行性
1、技术可行性………………………………………………………29
2、经济可行性………………………………………………………32
3、承担单位的基础条件……………………………………………36
四、项目主要目标和任务
1、项目研究开发和工程化的主要方向……………………………36
2、项目建设期内主要达到的目标与任务…………………………37
3、项目中长期发展规划与目标……………………………………38
4、开放服务的形式与考核要求……………………………………39
五、项目的实施计划
1、项目的总体设计和布局…………………………………………40
2、项目的投资规模及建设资金来源与构成比例…………………45
3、项目建设经费的支出预算及仪器设备添置清单………………46
4、项目组建的计划进度与考核指标………………………………47
5、项目建成后的运行管理和自我发展能力………………………48
6、项目组建领导小组及其项目负责人……………………………50
六、依托单位意见 ……………………………………………………52
七、主管部门意见和经费匹配………………………………………53
八、组建工程中心的科企合作协议书
九、工程中心产品产业链示意图
十、某科技计划项目信息表
十一、某工程技术研究中心组建项目建议书
十二、某工程技术研究中心设计图
十三、其他附件 共39页
国家重点高新技术企业等荣誉证书
一、基本情况
1、项目名称:某磁性工程技术研究中心(以下简称“中心”)
在现有某市级工程技术研究中心——某市磁性材料工程技术研究中心的基础上,依托某晶石集团公司(及其下属骨干企业——某斯贝尔磁性材料有限公司、某晶石磁性电子器件有限公司等单位),紧密联系中国某,结合国家863计划/火炬计划某新材料产业基地建设,创新运作机制,开放集成各界资源,联合、组织一批国内外一流磁性材料专家,搭建一流的磁性方向技术开发和成果转化、公共技术服务的创新平台,实施一批国家、省重大科技计划项目,提升行业技术创新水平。
2、项目研究的领域:磁性材料及器件的应用
包括:先进的磁性材料及工业化生产技术研究;新型的磁性器件设计及制造技术研究;材料及器件应用领域的拓展研究。
领 域
器 件 与 系 统
磁芯性能
基本要求
有线通信
电话滤波器、PCM线间功率放大器变压器、电缆加载线圈、程控电话机、LC振荡回路、中继同步分离回路、中继功率变压器、数字程控交换机
高磁导率μi、
低功率损耗
无线通信
相位调幅变压器、衰减器、检波器、振荡器等
低的损耗
开关电源
信息处理设备:电子计算机、终端机、
监视器、打印机磁盘机、磁带机、读卡机
商用 OA 设备:复印机、传真机
通信电子设备:微波发射机、传真机、
高保真彩色电视机
应用频率高
低功率
大容量
小体积
电视机
录像机
收录机
家庭影院中心
照相机
功率变压器、彩偏磁芯、行输出变压器、彩电电感线圈、闭路电视器件、固定电感器、高频线圈
高电阻率
低功耗
高频Q值高
传输损耗小
高清晰度、
高分辨率
抗电磁干扰(EMI)
射频EMI滤波器(含高通、低通、带通、带阻),电源、电子线路滤波器、抑制器、片式元器件等
宽的频带
高的磁损耗
3、项目依托单位、合作单位及合作形式
3.1 项目依托单位
3.1.1中心依托单位:某晶石集团公司
某晶石集团公司是一家以磁性材料及器件的开发生产、药用氨基酸原料药开发、生产为主业的股份制民营科技企业,国家重点高新技术企业,国家火炬计划/863计划某新材料产业基地骨干企业。公司成立于1976年,经过近30年的艰苦创业和不断发展,已在某港下镇、某高新区、深圳蛇口和宝安、青岛等地投资建有11家子公司,创立了在电子信息行业内有较高知名度的“晶石”品牌。
下属子公司有:
江苏晶石集团公司
无锡晶石磁性电子器件有限公司
无
锡
斯
贝
尔
磁
性
材
料
有
限
公
司
蛇
口
晶
石
电
子
有
限
公
司
无锡晶石精密模具制造有限公司
深
圳
晶
石
电
器
制
造
有
限
公
司
深圳
晶
辰
电
子
有
限
公
司
青岛
晶
石
电
子
有
限
公
司
无锡
晶
石
科技
有
限
公
司
无锡
晶
磊
电
子
有
限
公
司
无锡晶达
电
子
有
限
公
司
无
锡
晶
海
氨
基
酸
有
限
公
司
3.1.2依托单位产业特色:某晶石集团公司已形成了有软磁铁氧体材料、高压包、变压器、开关电源等系列化电子元器件产品链,是国内磁性材料及器件行业中规模大、技术领先的企业。公司主要产品——各类软磁铁氧体磁芯、各类开关电源、电感线圈、FBT、氨基酸原料药等,在国内同行业处于领先地位。结合磁性材料产品的拓展延伸,目前公司已完成液晶显示器、高压调背光源变压器、环保节能型照明用变压器、特种电源变压器等高附加值产品的中试研究。建厂以来,在磁性材料领域,先后设计开发了10余大类材料,共500多个规格的产品。
3.1.3依托单位项目实施基础:公司先后承担省、市科技攻关计划5项,实施科技部创新基金项目3项,重点国家级火炬项目3项,获部省级奖项10项,获国家专利3项,获国际著名公司奖项3项。集团公司早在九六年即被国家科委火炬办认定为国家火炬计划重点高新技术企业,是国内磁性材料行业最早的高新技术企业,并被认定为国家优秀重点高新技术企业。公司是全国磁性元件与铁氧体材料标准化学术委员会认定的全国磁性元件与铁氧体材料标准化学术委员会成员单位,先后通过了ISO9001:2000质量体系认证、CQC认证、美国UL认证、德国CE认证、TUV认证、加拿大CSA认证。
公司生产的“半导体高压浮动板脉冲调制器”,通过了航天部23所的评审,应用在航天部某产品的雷达发射系统,产品具有国内先进水平,是国内唯一一个自行研制开发的产品,产品所用软磁材料均由本公司提供。目前该产品已小批量生产。
3.1.4依托单位人才基础:公司现有大专以上科技人员660多人,其中高工21人,博士5名,外聘兼职专家11名。经过多年的项目实施和技术开发积累,依托单位已逐步培养了一支专业水平高、创新意识强的研究开发和技术创新团队。
主要技术开发和经营管理骨干介绍
集团公司董事长:冯建湘,男,某某人,出生于1951年, 1977年苏州大学经济贸易专业结业,现就读于清华大学高级职业经理研修班,高级工程师,某市电子行业协会副会长,某市某区新材料产业协会副会长,某市劳动模范。该同志创新意识强,先后主持完成了“国家重点新产品”开发项目3项、国家级创新基金项目3项、重点国家级火炬计划项目3项、省部级科技开发项目6项,主持开发的锰锌铁氧体磁性材料三项新技术,已申请了发明创造专利三项。该同志具有丰富的企业管理经验,市场开拓能力强,多次被评为省、市优秀企业家。
集团公司总经理:冯建昌,男,某某人,出生于1962年,高级经济师,2000年在深圳大学企业管理专业结业,现就读于清华大学高级职业经理研修班。深圳市政协委员,深圳市总商会(工商联)副会长,某驻深圳企业协会副会长,领导管理的深圳蛇口晶石电子有限公司被评为“深圳市高新技术企业”、“全国外商投资双优企业”、“守法纳税大户”。本人多次被评为“广东省优秀经理(厂长)”、某区优秀厂长(经理)、百佳厂长(经理)。
技术负责人:陈盛明,男,某南京人,出生于1955年,毕业于某(原成都电讯工程学院)磁性材料与器件专业,高级工程师。现任某晶石集团公司某斯贝尔磁性材料有限公司总工程师。该同志多年从事软磁铁氧体材料及磁芯的研发和制造,先后在国内知名企业——南京金宁无线电器材厂(898厂)、浙江天通股份有限公司工作。先后任企业技术厂长,质量处长,研究所副所长,技术部长,技术总监,总工程师等。曾参与了国内第一条软磁铁氧体材料和磁芯生产线的技术研发及工艺制订工作,国家彩电磁芯国产化工作,作为标准主要起草人制定了国家多项铁氧体磁芯标准。研发的铁氧体磁性材料和产品先后多次获得省市科学进步奖,电子工业部优秀新产品奖,国家金奖等。其中开发的抗电磁干扰材料获浙江省2002年度科技进步一等奖。在软磁铁氧体新材料新产品开发,工艺技术研究,规模化制造,技术应用等方面为国内企业进入国际水平做出了贡献。
3.2 项目合作单位
3.2.1某微电子与固体电子学院
成立于1956年的某(原成都电讯工程学院),是由上海交通大学、南京工学院、华南工学院三所院校的电讯工程专业合并而创建,为我国最早的七所重点国防院校之一,并在1960年被确立为全国重点大学。
微电子与固体电子学院是我国高校在磁性材料领域最强的院系之一,下设23个专业研究室,现有教职工170人,其中中科院院士1人,长江学者特聘教授1人,教授26人、博士生导师12人、副教授和高级工程师39人,90%以上的中青年教师具有博士、硕士学位。学院拥有四个博士点、五个硕士点,有国家级研究基地1个:国家集成电路设计成都产业化基地;省部级重点实验室5个;3个211工程建设的电子信息材料及应用基地、新型电力电子器件应用实验室以及大规模集成电路设计中心、材料微观分析中心、纳米技术中心及多个教学实验室和联合实验室;现有专业实验室面积4000㎡,仪器设备价值8000万元。微电子学与固体电子学是“长江学者”特聘教授设岗学科,所在一级学科(电子科学与技术)为首批博士后流动站。微电子学与固体电子学和材料物理与化学学科是首批211中央专项支持的重点建设学科,共完成科研项目70余项,已通过省部级鉴定39项、“九五”期间获国家级奖励3项、获省部级奖励19项,其中,获国家发明二等奖1项、国家科技进步三等奖1项、获国家发明四等奖2项、获省部科技进步一等奖3项。
科研开发队伍主要技术骨干
专家一:王豪才 男 1936年11月出生 籍贯 浙江省温岭市 1955年考入上海交通大学电讯系,1959年毕业于成都电讯工程学院无线电零件系。1988年晋升为教授,1993年经国务院学位委员会批准为博士生导师、部级有突出贡献专家,国务院政府特殊津贴获得者。先后曾任某磁记录研究所副所长,录像技术研究院副院长,CAE中心主任,材料科学与工程系主任,信息材料工程学院院长。现任中国电子学会应用磁学分委会委员,国家录制学术委员会委员,中国计算机辅助设计(CAD)工程专家委员会委员,中国电子科学研究院电子材料专家组副组长,四川省电子学会常务理事兼应用磁学分委会主任。
学术简介 主要研究领域:磁电子学与信息存储技术,材料科学与工程的CAE技术(重点为纳米材料CAE技术),微固体器件、电路的集成化技术及应用,微机电系统(MEMS)技术。从1982年至2000年作第一主研先后获省、部级科技进步奖二等奖三项,三等奖五项,省部级鉴定成果12项。先后在国内外有影响学术刊物发表论文70多篇,并有50多万字的著作。目前在研的科学研究项目七项,研究经费约4500万元。研究生培养上,获四川省优秀博士生指导教师,已培养毕业的博士生9人,在读的博士生13人,在读及已毕业的硕士研究生30多人,已出国的博士、硕士6人。先后多次出访美国、英国、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、乌克兰等到国家,并与相关大学、研究机构建立了密切的研究合作关系和技术交流。
专家二:张怀武,博士,教授,博导,副院长,长江计划特聘教授。1959年生于西安。1994年~1996年在韩国KIST和日本东北大学由国家科委公派作博士后,1989~1992年在姚熹院士指导下从事博士学习,并获博士学位,1987~1989年在兵器部205所获硕士学位,1982~1987年在原北大分校从教,1996~2000年间先后在美国Ansoft公司、Pulse公司、纽约理工大学、意大利国家电工技术所、俄罗斯电工材料所、乌克兰基辅大学及carat公司等从事学习和学术交流。2000年获国家长江计划特聘教授,“七•五”期间,在兵器部从事《ITF红外滤光片设计及制作工艺》,《ITO机用导电窗》等方面的研究工作,“八•五”期间主要从事《磁光盘材料及技术》、《新一代DyIG磁光晶体材料》、《磁性薄膜与器件》等方面的研究,“九•五”期间主研于《GMR材料及自旋阀材料应用》、《抗电磁干扰材料及应用》、《纳米晶软磁材料及应用》等方向,“十•五”期间主要从事《自旋MRAM材料芯片》、《软磁纳米薄膜》、《用于通信中的磁性器件》等方向的研究工作。多年来的研究中已获国内外科技奖励10项,发明专利4项,建立国家级生产线1条,转让并已取得3000万以上产值的项目1项,承担国家、军工和部委项目30多项,并全部顺利完成和在进行中.其中,《纳米晶软磁EMI材料及器件》,《复合双性材料及器件》,《数字薄膜脉冲变压器和电感器》,《微型网络隔离变压器和共膜扼流圈》均达到国际先进水平。 学术论文分别发表在如下刊物:《J.Appl.Phys》、《IEEE Tran. On Magn.》、《J.M.M.M.》、《J.Materoal Science and Technology》、《Thin solid film》、《J.Vauum》、《SPIE》、《J. of Japan Magnetic Society》、《J. of Korea Magnetic Society》、《Chinese Physis Letter》、《J. of Materials research and developing》、《Chinese Journal of Physics》、《Chinese Journal Electronic》、《日本磁气会志》、《物理学报》、《科学通报》、《电子学报》、《半导体学报》、《中国激光》、《仪器仪表学报》、《仪器与测量学报》、《稀土学报》、《功能材料学报》、《真空科学与技术学报》等国内外刊物发表学术论文150多篇。SCI 和EI检索40多篇,多次被同行引用。兼欧洲编委,国家教委电子科学与技术教学指导委员会委员,国防科技进步奖电子元器件专家组副组长,四川省学术与技术带头人,四川省科技专家委员会委员。
专家三:邓龙江,男,教授,博士导师,四川安岳人,1966出生。 1987年某磁性材料与器件专业本科毕业,1990年某电子材料与元件研究生毕业,1990~至今, 某微电子与固体电子学院工作,副院长,教授、博导。主讲《磁性材料导论》、《铁氧体材料及应用》、《隐身材料与技术》等研究生和本科生课程;主要研究工作涉及新型隐身材料机理与设计;高频铁氧体及EMC电波吸收体;纳米晶金属软磁及新型电磁波吸收剂;铁磁/铁电,有机/无机电磁功能复合材料;微波磁性材料与器件设计等。具有稳定的学术研究队伍,前期技术积累和较好实验研究条件。已发表论文30余篇,获部、省科技进步奖五项。部分研究成果已在隐身技术和电子产品EMC领域推广使用。现任电子学会微波磁学分会委员,总装备部隐身技术专家组成员;获信息产业部优秀科技青年,四川省有突出贡献的优秀青年专家和学术带头人后备人员等称号。
专家四:兰中文 院长助理、系主任,教授,1963年5月出生,四川金堂县人。1979年9月考入某电子材料与元器件专业学习,1983年7月获工学学士学位。1983年9月至1986年3月在该校读研究生,1986年3月获工学硕士学位后留校从事教学、科研工作至今。近年来先后为本科生主讲《磁性材料》、《磁芯设计及应用》、《现代材料与元器件》、《磁性物理》等课程。为研究生讲授《铁磁学》、《微波材料及应用》课程。科研主要方向为磁性材料与器件。近年来在大功率铁氧体及高频开关电源方面取得部级鉴定科研成果2项,获2001年度四川省科技进步一等奖1项。参加“九三四”工程两项研究工作,实现成果产业化1项。参加重点统编教材《磁性材料》、《电子材料导论》的编著。先后在各种期刊上发表论文15篇。系中国电子学会应用磁学分会技术咨询专业委员会和金属软磁学术委员会委员。
3.3 合作形式
“中心”的组建采用股份制企业模式建立,依托某在磁性材料及器件领域研究开发的技术、人才、信息优势,某晶石集团公司市场、管理、资金等方面的优势,组建成有独立法人资格的企业,实现强强联合、信息共享、人才共享、试验设施共享,优势互补,采用开放、流动的机制,进行以市场为导向的应用研究、以国际前沿技术为目标的技术跟踪研究、以自主创新为核心的跨越研究。
“中心”由晶石集团公司出资组建,采用独立核算机制。“中心”在某设立分中心,以课题形式实现对某人才、条件的资源共享,并建立相应的经济利益关系。某在“中心”设立技术转移中心,以“四技”服务的形式,为“中心”提供行业信息支撑和技术服务,“中心”通过技术转移中心等形式提供面向行业的社会化服务。
“中心”在董事会的领导和学术委员会的指导下自主经营,市场化运作。
“中心”与共建单位的关系
技 术 依 托
工程产业化
电子科技大学微电子和固体电子学院
·技术成果转移 ·技术支撑
·信息支撑 ·研究开发
·仪器、设备资源条件开放 ·研究人员参与
市场信息反馈
江苏晶石集团公司
·资金投入 ·土地及办公用房
·工程化实验 ·产业化基地
·市场营销引导 ·运作管理
·研发、管理人员参与
成果辐射
B
A
江苏省磁性工程技术研究中心
·应用研究 ·成果辐射
·跟踪研究 ·人才培训
·跨越研究 ·信息咨询
·检验、检测等公共技术服务
注:A:委托开发、合作开发、信息反馈
B:委托中试、合作中试、转让小试成果
4、项目建设的地址及建成后的运行管理体制
4.1 项目建设地址:某某市某区港下工业园A区
规划面积:2000平方米
公用设施:集团公司下属某斯贝尔磁性材料有限公司现有电力、供汽等设施共享。
规划建设于国家863/火炬计划某新材料产业基地核心研发区域,周边辐射能力强。
4.2 建成后的运行管理体制
(1) 中心运行管理体制
“中心”按照现代企业管理要求,建成具有独立法人资格企业,独立核算、自主经营、自负盈亏。实行“中心”董事会领导下的主任负责制,“中心”主任对董事会负责。学术委员会负责审议“中心”的规划,研究开发工作计划、项目,评议工程试验设计方案,帮助提供技术、经济咨询和市场信息。副主任对主任负责,下属各部门对副主任和主任负责。“中心”实行开放式的运作模式,通过课题制的形式,采用固定常规研究人员与不定期吸纳、滚动交流学者相结合的办法,组织和集结国内外优秀科研人员,实现“中心”的持续创新和发展。
国内外市场研究
市场需求信息
技术、产品反馈信息
技术依托单位
电子科技大学等
二次开发
中试基地
工程化技术、产品和服务
工
程
技
术
中
心
有关企业
市场
(2) 决策科学
凡涉及到重大经济业务的研究开发项目,“中心”充分考虑决策的科学民主性,由学术委员会组织相关技术专家和管理专家进行项目的论证,充分保证经营决策的科学有效。
(3) 管理强化
建立“中心”的人事管理、信息管理、财务管理制度。
①“中心”员工的招聘均通过公开招聘、择优录取的原则,其中本科以上学历或工程师职称以上人员占总数70%以上。“中心”员工一经录用,即按有关规定签订劳动合同和技术保密合同,并办理养老保险和大病医疗保险。
建立弹性分配机制,按能定职,按职定薪,按绩定奖,推行期权期股制度。
② 信息管理
建立功能强大的信息采集、分析条件,制订有效的信息管理制度,配备责任心强、有相关专业知识和管理经验的人员负责信息管理工作。
③ 财务管理
“中心”财务制度按照《企业会计准则》和《企业财务通则》的规定,具体执行《股份制试点企业会计制度》和有关财务管理办法,财务记帐、结算采用电脑化联网,“中心”主任能随时查看“中心”财务运作情况,对所有固定资产采取编号上牌、使用,维护责任到人,并作定期检查核对,资金由“中心”主任一支笔审批。
④ 规范运作
“中心”按股份制企业行为的管理模式运作,实行董事会领导下的主任负责制,下设各部门的工作对“中心”主任负责,并注重“中心”运作业务的内部控制。在中心的建立时,就制订了切实可行的“中心”《章程》和各项规章制度,保证“中心”有一个高效、安全、灵活的营运机制。
5、项目建成后的核算形式
“中心”为独立法人,下设财务部,财务制度按照《企业会计准则》和《企业财务通则》的规定,具体执行《股份制试点企业会计制度》和有关财务规定,实行“自主经营、独立核算、自负盈亏、自我发展、自我约束”的独立法人规范运营体制。
二、项目组建的必要性
1、磁性行业发展现状
磁性材料是当代高科技产业的重要基础材料,是现代社会发展和电子、计算机、通信等高新技术产业的物质基础和现代工业的一块基石,如果说过去衡量一个国家工业发展水平及其国力的是该国钢铁产量的话,那么,在全球进入信息时代的今天,衡量一个国家发展水平及其国力的标准是该国磁性材料和其他高技术材料的消耗量。自上世纪50年代以来,全球磁性材料的产量和产值几乎每隔10年翻一番,目前世界市场年需求量达到200亿美元以上。随着传统磁性材料性能的提高,生产规模的扩大,应用领域的拓展,以及新现象、新原理、新技术和新工艺的不断涌现并呈现出的高新技术特征,磁性材料的研究与开发正向着广度和深度两个方面发展。随着全球经济的一体化,发达国家部分磁性生产企业转移到我国生产,进行产业结构调整,但其产品主要以中档产品为主,而对于电子信息产业的高性能产品及其制造的关键技术仍对我国封锁。而我国的磁性材料以中低档产品为主,其附加值低,市场竞争力弱。
目前,通讯类整机产品主要使用国外进口的磁芯,我国生产的磁芯与国际上同类磁性材料部分性能基本相同,但产品的外观质量差,一致性不好,还不能被大量接受。程控交换机电源模块对磁芯的要求是高频低损耗材料,表面安装技术用的片式电感、LC滤波器、片式混合电路器件,耦合变压器用的起始磁导率μi 12000—15000的高磁导率材料等,其技术含量高,产品价格是普通中低档产品的数十倍,并且也是衡量制造企业软磁铁氧体生产技术水平的标志,国内尚未开始涉足。从汽车用软磁材料看,国际市场基本没有我国的份额,国内市场也大部分靠进口;无线寻呼用磁性元件、手机用的电磁兼容磁芯,如高频段的防寄生振荡用磁芯、混频器磁芯、耦合器用磁芯、以及片式电感等、移动交换机用软磁磁芯,这方面国内市场需求量近百亿只,但对产品的性能要求高,国内还不能达到批量供货的要求。高清晰电视机、数字化电视对磁性材料性能要求更加严格:频率高段化,要求铁氧体电源磁芯有较高的工作频率;高清晰化,要求电源变压器性能稳定,材料功率损耗小,饱和磁化强度大;图像稳定,色彩鲜丽,要求使用高磁导率材料、抗电磁干扰软磁磁芯和高性能聚焦片。计算机产品用软磁铁氧体主要是主机的开关电源变压器材料,显示器回扫变压器材料、彩偏磁芯、电磁兼容磁芯等,随着计算机的频率提高,显示器向高清晰、大屏幕、响应速度快方向发展,要求磁芯材料有较高的工作频率和较低的功率损耗,这类磁芯国内生产质量尚不稳定。
我省有一大批磁性材料生产企业,但大多生产规模偏小,研发能力差,仅个别企业有研发能力,但市场竞争能力差,缺乏灵活的市场机制和激励机制,全省至今没有一个专门从事软磁铁氧体磁性材料研究开发的高层次机构,这将严重制约我省的电子信息产业的发展。因此,组建某磁性工程技术研究中心是十分必要的,这对推动我省乃至全国电子信息产业的发展具有极其重要的社会意义和良好的经济效益。
2、国内外研究进展情况
2.1 磁性材料、产品的发展趋势
随着电子信息产业的发展,电子整机系统技术发展趋势呈现如下三个方面的显著特征:①由低频、恒频向高频、变频方向发展②由模拟向数字发展③由插针式集中参数向表贴式分布参数发展,因此应用于计算机、网络技术产品、仪器仪表、家电工业、通讯等行业的各种高档软磁铁氧体材料及其器件产品必须适应这种发展趋势,有线电话和移动电话装置需要越来越多的抗干扰磁芯、片式微型化电感器;节能灯的应用在国外发展很迅速,需要使用大量的高档铁氧体软磁滤波磁芯、抗干扰磁芯等。由于产业结构的发展变化,各种电子设备朝高性能发展,对配套元器件的性能提出更高要求,磁性材料进一步向高频、高磁导率和低损耗发展,也就是两高一低方向发展;器件向小型化、片式化和表面贴装化发展,也就是三化方向发展。功率铁氧体如日本TDK公司的PC50牌号材料,这种材料进一步为开关电源的轻、小、薄作出贡献,是今后软磁铁氧体的发展方向,而软磁铁氧体产品中电感、线圈趋向小型化、片式化,这对高磁导率材料提出了更高的要求,目前,移动通讯用的片式电感、线圈磁芯,市场缺口约有三分之一;另外,电子变压器主要向小型、轻量、高效和表面贴装技术发展。随着高清晰度电视和高频显示器的普及以及便携式电脑、掌上系统(PDA)的发展,用于这类整机系统的高中性能磁芯材料及磁性器件的要求量越来越大。
2.2磁性材料生产技术的发展趋势
就软磁铁氧体而言,其最终电磁性能取决于材料配方组成与制备工艺技术,近15年来,发达国家通过深入研究软磁铁氧体原材料特性要求(如粒度、含杂等)、铁氧体合成工艺技术、添加剂作用机理以及铁氧体烧结技术等,在软磁铁氧体生产技术方面取得了长足的进展,在高频功率铁氧体领域,上世纪80年代,日本TDK公司、FDK公司以及荷兰Philip公司推出了最高实用频率达150KHz左右的功率铁氧体,牌号分别为PC30、H45和3C8,1984年通过调整工艺和优化配方,TDK公司推出了第三代功率铁氧体材料(PC40),其主要特点是高频功耗大幅度降低,在100KHz,200mT时功耗比用普通陶瓷工艺制备的材料功耗下降25%,1989年,该公司又采用喷雾培烧工艺制备铁氧体粉体,推出了用于0.5~1MHz的高频低功耗铁氧体材料(PC50),其在此频率范围内功耗比PC40下降了50%,同时,FDK、Tokin、德国Siemenz、荷兰Philip等也相继开发了可用于100~500KHz工作频率的功率铁氧体,其牌号分别为H49N、H63B、2500B2、2500B3、N67、3C85和3F3,日立铁氧体公司开发了覆盖250KHz~1MHz的功率铁氧体系列(SB-7C、SB-9C、SB-1M等),1992年日本Tokin开发了用于0.5~2MHz的B40材料,而1996年,日本TDK公司在兼顾磁导率和功率损耗双重性能的思想指导下,开发了PC44功率铁氧体,进一步提高了高频功率铁氧体的综合性能,表2列出了部分功率铁氧体的电磁性能,据有关资料报道,这些材料都是通过晶粒细化、控制掺杂、调整材料显微结构等工艺技术来实现材料性能的改善。在高磁导率软磁铁氧体材料(简称高μ材料)领域,日本和西方工业国家早在上世纪七十年代就开始研究了高μ材料工艺技术,并且取得了可喜的研究成果。在实验室,μi值已达40000,若在工艺上进一步采取措施,μi值还可提高。但是,实际工业生产与实验室研究之间存在较大差距,工业生产时,材料的μ值很难超过20000,绝大多数工厂生产的材料μ值在10000左右,至今市场上能够买到μi最高的材料也不过18000,一般为10000~15000。国内当前可生产μi最高达10000的材料,并且其一致性和生产工艺稳定性有待进一步提高,表3为国外部分铁氧体公司高μ材料的主要性能。
表2 高频功率铁氧体材料的性能
生产厂家及牌号
μi
Bs
(mT)
Br
(mT)
Hc
(A/m)
Tc
(℃)
Ρ
(Ω·m)
fmax
(KHz)
Pc(mW/cm3)
(100KHz,200mT)
25、60、100(℃)
C xz
2300±20%
1400±20%
510
470
95
190
14.3
35
>215
>249
6.5
500
500~1000
600 450 410
130 80 80
FDK
H49N
H63B
1600±20%
2000±20%
500
500
150
150
12.8
10.2
>230
>200
1
1
100
300
640 440 410
ToKin
2500B2
2500B3
B40
2500±20%
2500±20%
1400±25%
500
500
530
130
80
250
15.1
15.1
43.6
205
205
225
9
200
500
450
200
荷兰飞利浦
3C85
3F3
2000±20%
2000±20%
500
500
140
15
>200
>200
200
500
230 165
10 80
日立铁氧体
SB-7C
SB-9C
2400
2600
500
490
150
140
12.7
11.9
220
>200
5
5
300
200
680 450 400
表3 国外部分铁氧体公司高μ材料的主要性能
性能
日本TDK
日本东北金属
荷兰
飞利浦
德国
西门子
法国
汤姆逊
H5C
H5E
7000H
12001H
3E5
T38
T4A
磁导率μi
l
10000
±30%
18000
±30%
7000
±20%
12000
±30%
10000
±20%
10000
±30%
6000
±25%
比损耗系数tgδ/μi
10-6
7
(10KHz)
45
(100KHz)
15
(10KHz)
75
(100KHz)
饱和磁感应强度Bs
mT
400
400
350
340
380
380
350
矫顽力Hc
A/m
7.2
2.8
4.5
2.4
4.0
6.4
比温度系数αF
10-6/℃
-0.5~1.5
-0.5~2.0
0~2.0
0~2.0
0~1.2
0.5
居里温度
℃
120
115
110
120
120
130
140
密度d
g/cm3
4.9
5.0
5.0
5.1
4.8~5.0
4.5
4.8
因此,从软磁铁氧体材料生产技术的发展趋势来看,可以主要归纳为如下几点:
1、材料合成技术的研究与发展:如日本TDK公司的喷雾培烧合成工艺,高μ材料的湿法化学合成工艺,俄罗斯的自蔓延高温合成技术等
2、利用添加剂改善材料电磁性能,如SiO2-CaO等导致晶界高阻层来降低损耗,Nb2O5 、Bi2O3、 V2O5 等降低烧结温度,促进材料致密,提高磁导率等。
3、气氛烧结控制材料组成和性能:如富氧烧结防止高μ材料出现另相和空位,平衡气氛控制材料电阻率,从而降低损耗等。
4、低温烧结和陶瓷增韧技术,如通过提高铁氧体粉体活性,实现低温烧结、在晶界处控制成分梯度,减小铁氧体材料的脆性,改善力学性质,提高铁氧体加工中的成品率等。
2.3 国内发展现状
我国大多数厂家的软磁铁氧体产品开发、生产技术处于中低水平,但一些大型民营企业和上市公司已在不断调整产品结构,加强研发力度,攻占高档产品市场。目前,中国软磁铁氧体产品相对集中在消费类产品,如用功率铁氧体材料制成的U型、E型磁芯,主要用于开关电源变压器、回扫变压器、推挽变压器和行推动变压器,用高电阻率MgMnZn系铁氧体材料制成偏转磁芯,用高μMnZn铁氧体制成电源滤波器磁芯,如UF型、EE型、ET型、T型等,还有用MnZn、NiZn材料制成的各种电感线圈、线性变压器等,如T型、EP型、RM型、PQ型、G型等。而工业类磁芯的产量较少,质量要求也高,我国大部分产品集中在中低档次,价格低廉,赢利极微薄。国内能大批量生产的功率铁氧体材料的性能仅相当于日本TDK公司的PC30牌号,PC40档次的铁氧体材料只能在少数企业小批量生产;高磁导率铁氧体产品μ值8000左右,少数企业能小批量生产磁导率10000的产品。抗干扰磁性材料目前能大量生产的μi在5000—8000的材料,μi在10000以上的材料也只能少数几个企业小批量生产,且极不稳定,μi 15000的材料尚处于试制阶段。
当前,随着电子技术应用的日益广泛,特别是数字电路和开关电源应用的进一步普及,电磁干扰(EMI)问题日益严重,各国对电子整机的抗EMI性能要求越来越高,以铁氧体磁芯为基础的抗EMI元器件发展相当快,产品种类繁多,市场需求量庞大,成为电子行业一个不容忽视的新经济增长点。对于抗EMI磁性元器件的研制,我国起步不久,特别是在开发低噪声滤波器和铁氧体吸收与抑制元件方面,与国外的差距还很大,尚未系列化、标准化。因此,我国目前在软磁铁氧体领域内与国外的差距是明显的,必须奋起直追。
3、存在的主要问题
目前国内磁性行业在技术方面存在以下主要问题:
(1)当前世界范围内应用的功率铁氧体主流材料电磁性能相当于日本TDK公司PC40~PC44材料,PC50材料在MHz级功率转换系统已有小规模的应用。而我国目前大多数中小企业仅能生产相当于PC30水平的功率铁氧体,少数规模企业能生产PC40材料,但在工艺稳定性方面尚待进一步提高,日本正向国际市场大量供应PC44~PC50功率铁氧体,而我国要批量生产PC44材料还存在设备和工艺技术上的困难。
(2)当前日本等发达国家,已能稳定地生产和供应磁导率18000~20000的高μ材料,而我国生产企业只能生产8000~
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