什么是铁氧体
铁氧体(Ferrite)是以氧化铁为主成分，配入锰·锌·镍等金属氧化物后高温烧结而成的 陶瓷磁性材料。其最大特点很简单——几乎不导电，却能导磁。
金属磁性体磁性能虽好，但因导电，置于高频环境时内部会产生涡流，带来损耗与发热； 直接贴在电路上还有短路风险。铁氧体电阻率极高，不存在这两个问题。 它实际上是唯一可以紧邻高频电路、甚至直接贴在电路之上而无短路之虞的磁性材料， 这正是其在电子元件中广泛应用的原因。
铁氧体的性能由两个值表示。μ′(实部)是吸引并传导磁通的能力， μ″(虚部)是将磁能转化为热并耗散的损耗能力。 同为铁氧体，二者的配比由材质设计决定，而这正决定了用途： 以引导磁通进行屏蔽需要高μ′，以吸收并消除噪声则需要高μ″。
作为烧结陶瓷体，其耐蚀性好、成本相对低廉，但受冲击易碎， 且超过居里温度(依材质约100~300℃)会失去磁性。设计时须一并考虑这两点。
软磁铁氧体与硬磁铁氧体
铁氧体按磁化行为分为两类。用于噪声对策以及胶带·磁片的均为软磁铁氧体。
| 区分 | 软磁铁氧体 | 硬磁铁氧体 |
|---|---|---|
| 磁化行为 | 施加磁场即磁化，移除即退磁(矫顽力低) | 一经磁化即保持——永久磁铁(矫顽力高) |
| 代表组成 | Mn-Zn系、Ni-Zn系 | 钡(Ba)系、锶(Sr)系 |
| 主要用途 | 电感·变压器磁芯、EMI抑制、胶带与磁片 | 电机、扬声器、磁座等永久磁铁 |
Mn-Zn 与 Ni-Zn：频率决定材质
软磁铁氧体又分为Mn-Zn系与Ni-Zn系，选用哪一种由目标频率决定。
| 区分 | Mn-Zn系 | Ni-Zn系 |
|---|---|---|
| 有效频率 | 数MHz以下的低频 | 数MHz ~ GHz的高频 |
| 导磁率 μ′ | 高 | 相对较低 |
| 电阻率 | 相对较低，可能需要表面绝缘处理 | 极高，利于表面绝缘 |
| 应用示例 | SMPS变压器、无线充电、NFC磁片 | 100MHz以上的EMI磁珠·卡扣磁芯 |
目标频率在数十MHz以下选Mn-Zn，100MHz以上的高频噪声选Ni-Zn系。 效果不佳最常见的原因，就是频率与材质不匹配。 若已加装对策件却毫无改善，请先确认材质选型，再考虑贴附位置。
铁氧体胶带的结构
铁氧体胶带(磁性片)是将铁氧体制成薄片并复合粘着剂的产品。 通常由以下层构成，整体厚度大致设计在0.05~0.5mm范围内。
- 保护膜 (PET)
- 铁氧体层 (烧结或聚合物复合)
- 粘着剂 (PSA)
- 离型纸 (Release Liner)
可用刀模按所需形状裁切；因属绝缘材料，直接贴于电路之上也无短路风险。
烧结型与聚合物型
| 区分 | 烧结片型 | 聚合物片型 |
|---|---|---|
| 结构 | 将烧结铁氧体加工减薄，经裂纹处理后覆膜层压 | 铁氧体粉末与橡胶·树脂粘结剂复合 |
| 导磁率 | 高——性能占优 | 相对较低 |
| 柔韧性 | 受限——弯曲会增加内部裂纹，特性可能改变 | 优良——利于曲面贴附 |
| 价格 | 相对较高 | 相对较低 |
两种作用原理：引导与吸收
外观相近的铁氧体胶带，可能用途恰好相反。差别在于设计时放大的是μ′还是μ″。
-
磁通引导(屏蔽)——利用μ′
以高导磁率形成磁路，使磁场从磁片内部通过， 阻止磁通抵达其后方的金属(电池·机壳)而产生涡流损耗与发热。 -
噪声吸收——利用μ″
利用高频下磁损耗增大的特性，将噪声能量转为热能耗散， 用于抑制IC与FPC的辐射噪声。
选错类型不仅无效，还可能带来不必要的损耗。 在需要消除噪声之处贴引导型、在需要保证充电效率之处贴吸收型，是典型的失误。 关于反射与吸收的差别，详见 电磁波吸收材料 vs 屏蔽材料一文。
各应用领域所需特性
| 应用领域 | 目标频率 | 核心特性 | 应用内容 |
|---|---|---|---|
| 无线充电 (WPC/Qi) | 100~200kHz附近 | μ′ (引导) | 贴于充电线圈与电池之间，提升充电效率并防止电池发热 |
| NFC / RFID | 13.56MHz | μ′ (引导) | 防止天线后方金属导致识别距离下降 |
| EMI噪声对策 | 数十MHz ~ GHz | μ″ (吸收) | 贴于IC·FPC·线缆之上，抑制辐射噪声 |
| 电磁波吸收 | GHz ~ 毫米波 | μ″ (吸收) | 抑制雷达·高速通信元件的谐振 |
贴附时的注意事项
- 尽量紧密贴附。紧贴噪声源或线圈·天线，并充分覆盖目标面积，避免磁通泄漏。
- 先匹配频率。确认对应用途频率的材质特性曲线后再选型。
- 曲面用聚合物型。烧结型因弯曲导致内部裂纹增加，特性可能改变。
- 厚度是取舍。越厚性能越好，但与设备厚度限制冲突，应按满足要求的最薄厚度设计。
包含线缆噪声抑制用铁氧体胶带在内的本公司EMI材料产品线， 可在EMI屏蔽解决方案页面查看。
常见问题
- 铁氧体片与电磁波吸收片是不同的产品吗？
- 两者概念有重叠。利用磁损耗的吸收片中，相当一部分属铁氧体系； 而铁氧体片中将μ″设计得较大者即用作吸收用途。 但无线充电·NFC用铁氧体片的目的是引导磁通而非吸收，性质不同。 与其看产品名称，不如确认该片是为μ′还是为μ″而设计。
- 贴了铁氧体胶带，噪声却没有降低。
- 最常见的原因是频率与材质不匹配——问题频段在100MHz以上却使用低频用材质，几乎不会有效果。 其次请确认贴附面积是否不足导致磁通从旁泄漏，以及是否贴得离噪声源过远。 若是大电流电源线路，也可能因磁芯饱和而效果骤降。
- 是否越厚越好？
- 仅就性能而言越厚越有利，但与设备厚度限制相冲突。 实际设计的目标是在满足所需性能的前提下找到最薄的厚度。 请一并告知应用部位的空间限制与目标特性，我们可为您评估。
- 可以直接贴在电路上吗？
- 可以。铁氧体是电阻率极高的绝缘材料，直接贴于电路之上也无短路风险， 这正是它区别于金属磁性体的优点。但粘着剂的耐热·可返工规格仍需结合贵司工艺确认。
正在评估无线充电·NFC天线周边的磁通管理或噪声对策吗？
请告知应用部位与目标频率，我们将与您共同评估合适的材料构成。
