在電子設備向高頻化、小型化發(fā)展的進程中，如何進一步提升電磁干擾抑制成為工程師們的關注重點。本文基于上海華源磁業(yè)股份有限公司總工程師薛志萍分享的《錳鋅鐵氧體高頻高阻抗（貧鐵）材料特性與應用》，從錳鋅鐵氧體材料設計原理、制備工藝到應用場景進行專業(yè)解析，為電磁干擾抑制領域提供技術參考。

上海華源磁業(yè)股份有限公司總工程師薛志萍

01性能立身：配方創(chuàng)新：構建抗干擾技術的基石

華源磁業(yè)研發(fā)團隊通過將錳鋅鐵氧體材料主配方中Fe?O?摩爾百分含量嚴格控制在 50% 以下，構建 “貧鐵” 化學環(huán)境，有效抑制Fe2?（二價鐵）離子生成，切斷二價鐵到三價鐵間的電子遷移路徑。這一設計使錳鋅鐵氧體材料電阻率提升至100kΩ?m 以上，較傳統錳鋅鐵氧體材料（約30kΩ?m）實現數量級突破，為高頻高阻抗特性奠定物理基礎。

在調控原理方面，首先要合理調節(jié)主成分，使其在寬頻范圍發(fā)揮基礎作用，為實現高阻抗特性奠定基礎。其次，通過輔助成分與主成分的協同作用，進一步優(yōu)化錳鋅鐵氧體材料性能，使其能有效抑制不同頻率的電磁干擾。

通過主配方與輔助成分的協同優(yōu)化，貧鐵錳鋅鐵氧體在寬頻范圍具有高阻抗特性，能實現對不同頻率電磁干擾的有效抑制。

高頻下的磁導率穩(wěn)定性，特指在高頻場景中，貧鐵錳鋅鐵氧體依然能保持較高的磁導率，滿足設備高頻化的需求。同時，高磁導率還能更好地引導和約束磁場，提高電磁屏蔽效果，保障設備正常運行。此外，高頻下穩(wěn)定的磁導率，也使貧鐵錳鋅鐵氧體材料能適配電子設備小型化的發(fā)展趨勢。

從性能角度來說，普通錳鋅鐵氧體的使用頻率通常在100kHz 到200kHz之間，而貧鐵錳鋅鐵氧體材料的使用頻率能達到1MHz到6MHz。

雖然鎳鋅鐵氧體的頻率段一般較高，但在其低頻段，新一代的貧鐵錳鋅鐵氧體材料具有更高的磁導率和阻抗，性能表現優(yōu)于鎳鋅鐵氧體。

02.貧鐵錳鋅鐵氧體制備的三重壁壘：含鐵控制+純度99%+1000℃預燒實證

為了提材料電阻率，貧鐵錳鋅鐵氧體配方嚴格將三氧化二鐵的摩爾占比控制在50% 以下。要知道，傳統錳鋅鐵氧體配方中的鐵含量通常在51% 左右，之所以要降低鐵含量，是為了抑制二價鐵與三價鐵之間的電子遷移，從而有效提升錳鋅鐵氧體材料的表面電阻率。

原料的純度與粒度對材料性能影響顯著。生產貧鐵錳鋅鐵氧體材料時，必須選用高純度原料，其中氧化錳、氧化鋅、氧化鐵的純度需達到99% 以上。

目前氧化鋅和氧化錳的純度很容易達到99%，但市面上的鐵紅卻難以滿足氧化鐵 99% 以上的純度要求。鐵紅含有0.8%-1% 的氧化錳（屬主成分而非雜質），但仍需通過光譜分析嚴格量化。

在原料粒度方面，當原料粒度細且均勻時，能夠增大反應比表面積，使反應更充分，進而獲得細晶結構，提升材料的一致性和穩(wěn)定性，所以應選用粒度在1-5 微米的原料。通過激光粒度分析儀確保中位粒徑偏差，以獲得足夠的反應比表面積與均勻的顆粒堆積狀態(tài)。

混合研磨與預燒工藝的控制同樣關鍵。首先，混合必須均勻，這樣才能保證各成分在反應中充分接觸，使材料性能均勻穩(wěn)定，若混合不均，會導致局部成分偏差，影響錳鋅鐵氧體磁性能和阻抗特性；

其次，依據原料特性和混合效果確定球磨時間，一般控制在0.5-3 小時，適當延長研磨時間可細化顆粒，但過長會使顆粒過度細化，導致燒結時易團聚，影響材料微觀結構和性能；

錳鋅鐵氧體預燒溫度的控制也很重要，溫度過低會使原料反應不充分，影響后續(xù)燒結，溫度過高則可能使晶粒過度長大，降低材料比表面積，影響最終性能。以華源磁業(yè)使用回轉窯燒制為例，預燒溫度需精準控制在800-1000℃。

成型與燒結參數的優(yōu)化不容忽視。在成型壓力控制上，壓力過小會使坯體密度低，燒結后孔隙率高，導致材料力學性能和磁性能下降，壓力過大則會使坯體易產生裂紋，影響錳鋅鐵氧體材料完整性和性能，因此模壓成型壓力應控制在100-300MPa，等靜壓成型壓力控制在 200-500MPa，避免因生坯密度過高導致成型開裂或者燒結開裂。

錳鋅鐵氧體的燒結溫度通常在1320℃左右，一般需將其控制在 1260-1380℃范圍內。此外，與傳統鐵氧體燒結不同，貧鐵錳鋅鐵氧體材料的燒結氣氛應控制為弱氧化氣氛。關于降溫速率的控制，各企業(yè)需根據自身實際情況進行調試，我們通常將降溫速率控制在 1-3℃/ 分鐘。

當貧鐵材料做好之后，還要注意在切割和研磨時，選擇合適的刀具和工藝參數，避免在材料表面產生微裂紋或損傷。并嚴格控制涂層材料的配方和涂覆工藝，如涂覆厚度、干燥溫度和時間等，確保涂層質量，提高材料的絕緣性和耐腐蝕性。

華源磁業(yè)HY51E、HY51W、HY51Q三個材料牌號有一些特殊之處。一是密度比常見材料低，像96 材、97 材的密度在 4.8-4.9kg/m3，而這幾款材料的密度為4.7kg/m3。這是因為這幾款材料主要用于抗干擾，處理的信號較小，不像傳統錳鋅鐵氧體用于大功率或大電流場景，因此密度更低。

二是飽和磁通密度Bs 值較低，在 100℃時，Bs 值在 420-430 之間。三是磁芯體積功率損耗的測試頻率不同，傳統鐵氧體通常在 100kHz、200mT 條件下測試，而我們在 500kHz、50mT 與 1MHz、50mT 條件下測試，這是因為材料應用場景不同 —— 傳統鐵氧體大多用于 200kHz 的功率場景，而我們的材料應用于1MHz到3MHz的場景。

03.多領域賦能：貧鐵錳鋅鐵氧體抗干擾實戰(zhàn)應用

在電子電路的抗干擾應用中，該貧鐵材料可用于扼流圈設計、共模電感設計以及高頻變壓器的效率優(yōu)化。

在5G 通信設備的適配方案中，可用于濾波器與雙工器制造，還可用于信號隔離器，防止通信線路中的信號反射和干擾，提高信號傳輸質量。

在汽車電子系統的電磁屏蔽方面，可用于發(fā)動機控制單元的干擾抑制與防抱死剎車系統的電子控制模塊屏蔽，保障剎車系統的可靠性；還能在汽車音響系統中抑制電源和音頻線路的電磁干擾，減少雜音，提升音質。

在工業(yè)自動化與消費電子場景中，該材料可用于變頻器與伺服驅動器的干擾抑制；同時，在手機、電腦、平板等消費電子設備的電源模塊和信號傳輸線路中使用，可提升設備的抗干擾能力，確保信號準確傳輸。

04.總結與展望

綜合來看，貧鐵錳鋅鐵氧體通過“化學配比調控 - 微觀結構優(yōu)化 - 性能協同設計” 的技術路徑，實現了高電阻率、寬頻高阻抗與高頻磁導率穩(wěn)定性的有機統一。

展望未來，通過優(yōu)化制備工藝參數，有望進一步提升錳鋅鐵氧體高頻高阻抗（貧鐵）材料在更高頻率下的磁導率和阻抗性能。隨著新能源汽車、AI算力、物聯網等新興領域的發(fā)展，貧鐵錳鋅鐵氧體材料在電磁干擾抑制領域的市場潛力將持續(xù)釋放。其技術進步不僅推動著材料自身性能的提升，更將成為驅動電子信息產業(yè)向高頻化、智能化發(fā)展的重要力量。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章，未經允許和授權，不得轉載，