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En el libro de especificaciones de la placa de absorción de ferritas flexibles, la conductividad magnética suele aparecer en un número separado, como mu '= 35 @ 13,56 mhz, o mu' = 150 @ 13,56 mhz. Al ver esta cifra, los ingenieros comparan naturalmente con la conductividad magnética nominal de la ferrita sinterizada en la misma tabla y luego llegan a la conclusión de que "las propiedades de las láminas flexibles son solo una décima parte de las del cuerpo sinterizado".
Esta comparación es válida en términos numéricos, pero lógicamente lleva fácilmente a las personas en la dirección equivocada. El rango común de conductividad magnética de las ferritas sinterizadas a 13,56 MHz es de 65 a 240, mientras que las pastillas magnéticas flexibles son de aproximadamente 35 a la misma frecuencia. Es cierto que existe una brecha, pero esta brecha no es un simple efecto de "dilución", sino una reconstrucción triple fundamental de la trayectoria del flujo magnético por una estructura compuesta flexible. Comprender esta triple reconstrucción puede predecir mejor el comportamiento del material en escenarios específicos que recordar un valor de μ '.
Primera reconstrucción: acoplamiento indirecto de límites de grano continuos a "partículas - matriz - partículas"
La ruta del flujo magnético de la ferrita sinterizada avanza a lo largo del límite continuo del grano, los granos entran en contacto directo entre sí, y la transmisión del momento magnético no necesita cruzar la interfaz heterogénea. Las láminas flexibles de ferritas dispersan las partículas de ferritas en sustratos poliméricos como poliepoxidos, caucho o pvdf, las partículas están separadas por polímeros aislados, el flujo magnético ya no se puede transmitir directamente a lo largo de canales continuos y debe acoplarse indirectamente en el punto de contacto de las partículas o a través del efecto de dilución magnética de la matriz.
La consecuencia directa de este cambio es que la conductividad magnética efectiva ya no está determinada por separado por la conductividad magnética intrínseca de la ferrita. El estudio del sistema compuesto de ferritas - poliepoxidas nicuzn muestra que la Dependencia de la permeabilidad magnética macroefectiva de la permeabilidad magnética inicial de las ferritas es en realidad "débil", y el Estado de aglomeración y la fracción de volumen de las partículas de relleno son las variables más dominantes. En otras palabras, una fórmula de ferritina sinterizada de mu '200 propio, después de hacer una placa compuesta flexible, el producto terminado mu' puede no ser mucho más alto que la placa hecha por la fórmula de mu '100 propio. El valor nominal del cuerpo aglomerado ha perdido su significado de referencia aquí.
Segunda reconstrucción: el umbral de filtración convierte la "cantidad de relleno" en un interruptor no lineal
Si el flujo magnético solo se puede transmitir a través del contacto entre partículas, el contenido de relleno debe alcanzar un valor crítico para que la red de partículas pueda formar una vía magnética continua. Para el sistema compuesto de ferritas nizinc / ysz, este umbral de filtración magnética es de aproximadamente 0,6% de la fracción de volumen de ferritas nizinc - por debajo de 0,6, la permeabilidad magnética aumenta lentamente con el aumento del relleno; Más de 0,6, la permeabilidad magnética saltó bruscamente.
La existencia del umbral de filtración hace que el diseño de la placa de ferritas flexibles caiga en un dilema estructural. Para que el mu 'efectivo alcance el nivel disponible, la fracción de volumen de relleno debe acercarse o superar el umbral de filtración; Sin embargo, el mismo conjunto de datos muestra que la dureza de Vickers de los materiales compuestos ha comenzado a "disminuir significativamente" cuando el contenido de ferritas nizinc supera los 0,5. El Alto relleno a cambio de la permeabilidad magnética debilita simultáneamente la integridad mecánica. Existe una ventana estrecha delimitada por el umbral de filtración entre la capacidad de deformabilidad requerida por las láminas flexibles en la flexión y el montaje y la tendencia a la fragilidad causada por el Alto relleno.
Esta contradicción es la más aguda en las bandas de baja frecuencia (como 13,56 mhz). La orientación del flujo magnético de baja frecuencia requiere un mu 'lo suficientemente alto como para restringir la línea de fuerza magnética, mientras que la adquisición de mu' depende de un alto relleno; La absorción de la banda de GHz depende más de la pérdida dieléctrica y la pérdida de resonancia, la Dependencia de mu 'absoluto es relativamente baja, y el espacio para la selección de rellenos es más amplio.
Tercera reconstrucción: la flexión no es solo una deformación geométrica, reescribe directamente el Estado magnético de la Ferrita
Las pastillas de ferritas flexibles casi inevitablemente experimentan curvas en su uso real. La intuición habitual de la ingeniería es que la flexión puede causar microcracks, lo que reduce la conductividad magnética. Pero el efecto piezo - magnético de la ferrita (acoplamiento magnetoelástico) significa que el estrés introducido por la flexión en sí mismo cambiará directamente la magnetotropía y las condiciones de resonancia del material, incluso si no hay grietas visibles.
Manganeso flexible. ¿₅ zinc? El estudio de las películas delgadas epitaxiales de fe o proporciona una clara referencia cuantitativa: en un radio de flexión de 5 mm, el desplazamiento del campo de resonancia ferromagnética (hr) fuera de la superficie alcanza los 704 oe, y el ancho de línea de resonancia ferromagnética (delta h) se extiende de 310 oe a 1267 oe, aproximadamente cuatro veces más que el Estado Sin doblar. Después de la Liberación del estrés, HR y Delta H volvieron casi por completo al Estado inicial, lo que indica que este cambio es un efecto magnetoelástico reversible y no un daño permanente.
El significado de ingeniería de este dato es que las propiedades magnéticas de las pastillas de ferritas flexibles son una "cantidad de estado" en lugar de una "constante de material" en el Estado de flexión. La frecuencia de mu 'y resonancia medida en el Estado plano no se puede utilizar directamente para predecir el comportamiento después de ajustarse a la superficie. El esfuerzo de flexión cambia el campo isotrópico a través del acoplamiento magnetoelástico, y luego mueve la frecuencia de resonancia; Si la frecuencia de trabajo del objetivo cae exactamente en el borde de la banda de absorción de resonancia, el cambio de radio de curvatura de varios milímetros es suficiente para desviar el pico de absorción del punto de frecuencia de diseño.
¿¿ por qué el "marco de referencia del cuerpo aglomerado" falla simultáneamente en tres bandas de frecuencia?
La reconstrucción triple anterior no se comporta de la misma manera en diferentes bandas de frecuencia, pero el error de "extrapolar con datos de volumen sinterizado" aparecerá en cada banda de frecuencia.
En la banda NFC de 13,56 mhz, la caída entre mu '65 - 240 del cuerpo sinterizado y alrededor de 35 de la placa flexible proviene principalmente de la reconstrucción del primer peso (acoplamiento indirecto) y el segundo (umbral de filtración). El objetivo de diseño de la placa flexible no es perseguir un alto mu 'sino mantener un bajo mu "y un alto valor q a los niveles disponibles de mu' para evitar el consumo de energía de campo magnético limitada de la antena nfc.
En el escenario de absorción EMI en la banda de ghz, el peso de la tercera reconstrucción aumenta. El Pico de pérdida de eco y el ancho de banda del sistema compuesto de ferritas flexibles son altamente sensibles al espesor, y el sistema nicuzn ferritas - epoxidas alcanza - 48 dB a 4,6 GHz a una relación de volumen f / P de 0,55 y un espesor de 8 mm, pero este espesor es casi inutilizable dentro del teléfono móvil. A un espesor real de 0,1 a 0,5 mm, la profundidad de absorción del material en la banda de GHz depende de la sinergia entre la pérdida dieléctrica y la pérdida de resonancia, en lugar de la conductividad magnética nominal del cuerpo no aglomerado.
En el escenario de alta potencia de la carga inalámbrica, las pastillas de ferritas flexibles se enfrentan a restricciones de saturación homólogas a las de los sinterizados, pero la situación es más complicada. La inducción magnética de saturación de las ferritas es baja, y es fácil saturarse bajo un fuerte campo magnético alternativo de carga inalámbrica de alta potencia, e incluso se produce fragmentación local y sobretemperatura; Aunque la matriz de polímero en la estructura compuesta flexible proporciona flexibilidad mecánica, no mejora las características de saturación de las partículas de ferrita en sí. En escenarios de alta potencia, la competencia de las láminas flexibles depende de la relación entre la densidad de flujo magnético de trabajo a la Potencia objetivo y la inducción magnética saturada de partículas de ferrita, en lugar del atributo "flexible" en sí.
Juicio de selección a partir del "espectro magnético del producto terminado"
En primer lugar, se toman como punto de partida los datos de permeabilidad magnética compleja de la hoja terminada a la frecuencia objetivo y el espesor real, en lugar de la mu 'nominal del cuerpo aglomerado.
Se requiere que el proveedor proporcione las curvas mu '(f) y mu' (f) de la propia hoja flexible, con puntos de frecuencia que cubran la banda de trabajo objetivo e indiquen el grosor de la prueba y la puntuación del volumen de relleno. Si el proveedor solo puede proporcionar permeabilidad magnética del cuerpo aglomerado o mu 'en un solo punto de frecuencia, su capacidad de predicción del comportamiento real es limitada. La Dependencia de los mu 'efectivos de las láminas flexibles de los mu' propios de la ferrita es débil, y la proporción de volumen de relleno y el Estado de aglomeración son variables más directas.
En segundo lugar, la elección de "permeabilidad - flexibilidad" se evalúa cerca del umbral de filtración, en lugar de asumir que ambos se pueden optimizar de forma independiente.
La conductividad magnética aumentó bruscamente cuando la fracción de volumen del relleno superó alrededor de 0,6, pero las propiedades mecánicas comenzaron a disminuir cuando superaron 0,5. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar al proveedor la relación correspondiente entre la fracción de volumen del relleno y la durabilidad de la flexión. Para las aplicaciones que necesitan ajustarse a una superficie de radio de pequeña curvatura, puede ser necesario aceptar un mu 'más bajo a cambio de la flexibilidad disponible, en lugar de perseguir el valor máximo de permeabilidad en las especificaciones.
En tercer lugar, el cambio del Estado magnético después de la flexión se utiliza como un elemento de verificación independiente, en lugar de comprobar solo las grietas de apariencia.
Bajo el radio de flexión del objetivo, la frecuencia de resonancia y la pérdida de la placa de ferritas flexibles pueden sufrir un desplazamiento reversible o parcialmente reversible. Para el escenario nfc, se debe confirmar si los valores de mu 'y q a 13,56 MHz después de la curva todavía están dentro de la ventana de coincidencia; Para el escenario de absorción de ghz, se debe confirmar si el pico de absorción después de la curva todavía cubre la banda objetivo. El espectro magnético en el Estado plano no puede reemplazar la medición en el Estado de flexión.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de absorbedores de ferritas flexibles cubre los conductores NFC / RFID de 13,56 MHz y los absorbedores EMI de banda ghz, que pueden proporcionar datos sobre la curva de permeabilidad compleja, la fracción de volumen de relleno y la retención de propiedades magnéticas después de la flexión de las hojas terminadas a la frecuencia objetivo.
La serie NFC está dominada por estructuras compuestas de ferritas y polímeros delgados, que pueden coincidir con el sistema de materiales de acuerdo con el radio de curvatura de la pasta; La serie de absorción de ondas GHz admite el ajuste personalizado del sistema de relleno y el espesor. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.