1.引言

微波暗室是電磁兼容（EMC）試驗、測試的關鍵裝備和理想場地，微波暗室又稱屏蔽暗室、電波暗室、無反射屏蔽室等。

目前用于EMC微波暗室的吸波材料主要有三類：介電損耗型吸波材料、鐵氧體磁性吸波材料以及復合吸波材料等。鐵氧體吸波體直接貼在屏蔽暗室的金屬壁上，可最大限度地吸收電磁波的低頻部分。FCC和歐盟標準要求EMC測試的頻率下限為30MHz，因此EMC微波暗室必須在這一頻率范圍內提供可接受的測試精度。國際電工委員會（IEC）定義了測試電子設備輻射敏感度的均勻場要求的頻率范圍最低到26MHz，所以微波暗室的低頻性能十分引人注目，鐵氧體磁性吸波材料因此成了微波暗室質量的關鍵。

本文簡要介紹了本公司以R3K射頻寬帶NiZn鐵氧體材料為基礎，開發EMC微波暗室用鐵氧體吸波體（磚）系列產品的大生產工藝技術，并討論了該產品的市場發展前景。

2. 產品技術性能

尖晶石型立方晶系鐵氧體材料是使用最早也是目前最為廣泛應用的磁性吸波材料，包括MnZn、NiZn、NiCuZn、MnMgZn等系列，其中尤以NiZn鐵氧體的寬帶吸波性能為最佳。關于微波暗室用鐵氧體吸波材料性能分析和吸波體（磚）的吸波性能與其磁損耗角正切之間的理論分析，作者已有專文介紹，在此不再贅述。

本公司以R3K射頻寬帶NiZn鐵氧體材料為基礎，研制成的XFT—100系列鐵氧體吸波體產品，具有頻帶寬、吸波好、性/價比優等特點，已通過了四川省科技廳組織的科技成果鑒定，經江蘇省電磁兼容測試站檢測和專家鑒定，認為其性能處于國內領先，達到國外同類產品水平。公司現已制定了Q/MXD107—2002企業標準，其主要技術性能指標如表1、2所示，當然也可按用戶要求組織生產。目前本公司已形成年產100噸的微波暗室用寬帶NiZn鐵氧體吸波材料中試生產線，每年可穩定生產鐵氧體吸波體（也可稱為吸波磚或吸波瓦）系列產品約30萬塊（片），合格率達95%以上，正擬進一步建設產業化基地。

表1  XFT—100系列鐵氧體吸波體產品的技術性能指標

表2  XFT—100系列鐵氧體吸波體產品的外形尺寸

3. 大生產工藝流程與技術創新

公司在現有年產100噸微波暗室用寬帶NiZn鐵氧體吸波材料中試生產線的基礎上，正在進一步實施產業化，其大生產工藝技術途徑采用美、日等國先進的鐵氧體干法生產工藝，又稱為氧化物工藝，其工藝流程如圖1所示。 

圖1  微波暗室用鐵氧體吸波體生產工藝流程

在建設年產100噸微波暗室用射頻寬帶NiZn鐵氧體吸波材料中試線過程中，公司集中精力，以科技為先導，實現了配方優化設計、1000噸大型液壓機自動成型、精密控溫保形燒結和全六面高精度研磨等技術創新，并申請了兩項專利（專利號02336737.7等）。

眾所周知，為了獲得頻率范圍寬、吸波性能好的鐵氧體吸波材料，首先應從配方入手，通過適當摻雜，提高μ值，包括μi和μ″，以改善低微波頻段的吸波性能；其次，由于吸波性能與吸波體匹配厚度d密切相關，所以從制造工藝上應確保吸波體的高致密性，以減小吸波材料的體積和重量；最后，根據鐵氧體材料硬而脆的特點，必須提高吸波材料的可加工性，以滿足電波暗室的整體裝配要求。因此，如何以技術創新為動力，提高批量產品合格率，大幅度降低生產成本，也就成為該系列產品市場競爭力的關鍵。

★寬帶NiZn鐵氧體吸波材料組合摻雜技術創新

根據微波暗室用鐵氧體吸波材料性能分析，公司在原有R3K射頻寬帶NiZn鐵氧體材料系列科技成果的基礎上，強化了高純原材料的定點和入庫分析檢驗，同時，采用本公司自主開發的特殊制粉工藝，重點進行合理摻雜配方和優化設計試驗。通過反復試驗和不懈努力，最后找到了以Co、Cu離子為主體的組合摻雜新配方，以提高μi和μ″值，從而既保持了R3K射頻NiZn鐵氧體材料原有的寬頻帶和μi為2500以上的高磁導率特性，同時又具有良好的低微波頻段的吸波性能。

★1000噸大噸位液壓機自動成型技術創新

目前廣泛用于電腦、通訊、網絡和各種家電產品中的NiZn鐵氧體元件越來越小，最小的環形小磁芯僅0.05克，通常采用多工位精密旋轉壓機自動成型，最小的旋轉壓機壓力為1噸，而微波暗室用寬帶NiZn鐵氧體吸波體根據暗室的整體裝配要求和TDK、村田等國外著名大公司的標準，均需將鐵氧體吸波體加工成100×100×（5—7）mm的大塊貼磚或磁瓦，有的還需要加工成中間具有安裝孔或網格狀產品。此時，吸波體成品單件重為300—400克，幾乎是上述小磁芯的1000倍。目前國產自動成型液壓機最大壓力為230噸，為保證NiZn鐵氧體吸波體的高密度成型，公司利用生產高檔瓷磚的1000噸大型液壓機，將其改造為可生產120×120×（7—8）mm大塊鐵氧體生坯的自動壓機，在工藝技術和專用設備改造方面取得了重大突破，解決了制粉質量與自動進料、一模多件自動模具設計、生坯密度均勻性等一系列工藝技術問題，在國內率先實現了采用1000噸大型精密液壓機自動成型的新技術。

★精密控溫保形燒結技術創新

采用氧化物法生產NiZn鐵氧體的工藝技術中，配方是基礎，成型是保證，燒結是關鍵。在通常情況下，無論何種窯爐設備、采用何種燒結制度，要將外形尺寸大于120×120×（7—8）mm的大而薄的鐵氧體生坯經1200—1300℃的高溫燒結而保持不變形是非常困難的。本公司經過多次失敗和試驗，終于建立起了一套獨具特色的精密控溫保形燒結工藝技術，包括隧道窯窯腔高度及出料口改造，采用定制的承燒板和特殊的生坯裝料方法，再輔以精密控溫、慢速推進等適合大而薄的鐵氧體生坯燒結曲線，終于比較徹底地解決了因燒結時不均勻收縮而變形、開裂等現象，從而將NiZn鐵氧體磁性吸波體的燒結合格率提高到95%以上。

★全六面高精度自動研磨技術創新

按照微波暗室的整體設計規范，成品為100×100×（5~7）mm的大塊吸波體或鐵氧體磁瓦需緊貼于暗室的金屬壁上，所以對寬帶NiZn鐵氧體吸波體外形尺寸和表面質量要求都非常苛刻，不但需要六面磨光，無缺角、掉邊及微裂紋，而且尺寸精度和形位公差要求很高，使吸波體之間的裝配縫隙足夠小，否則將影響微波暗室的整體技術性能，甚至需返工重建。

為此，公司借鑒永磁鐵氧體如6×6×1英寸的大磁塊雙端面磨加工技術，投資購買了通過式自動磨床、超聲波清洗機和紅外烘干設備，設計制作了專用夾具，并針對容易缺角、崩邊等難題，一方面通過組合摻雜配方、控制燒結溫度等措施，提高寬帶NiZn鐵氧體吸波體的可加工性，另一方面獨劈蹊徑，摸索出了一套技術訣竅，使磨加工合格率幾乎達到100%。

4. 市場應用前景

4.1中國建設微波暗室的重要意義

——微波暗室是營造綠色電磁環境的重要技術手段

二十一世紀是信息爆炸的時代，信息的產生、傳遞、接收、處理和存儲等大都依賴電磁信號作為載體。電子信息技術的迅猛發展，不但使人類的文明與進步上了一個新臺階，同時也給這個世界帶來了電磁污染問題。實際上，電磁污染已成為繼水源、大氣、噪聲之后的第四大環境污染源。

為了實現可持續發展的綠色電磁環境，任何電子電氣產品除了本身能夠承受一定的外來電磁干擾（Electro-Magnetic Interference，EMI）而能保持正常工作外，還必須做到不對其它電子電氣設備產生無法容忍的電磁干擾。此類產品就可認為抗EMI性能高，亦即具有良好的電磁兼容（Electro-Magnetic Compatibility，EMC）性。而為了提高電子電氣產品EMC性能，首先要從系統集成、電路設計、結構設計和軟件方面抓起；然后需優選各種電子材料和電子元器件，采取吸收、屏蔽、濾波、抑制等各種手段；最后還得進行計算機模擬仿真和測試檢驗。而微波暗室就是研究和測試電子電氣產品EMC性能的重要和關鍵手段之一。

——微波暗室是確保國家信息安全的重要技術保證

從信息安全角度來看，一方面，軍事電子裝備和作戰武器平臺必須具有強有力的抗EMI性能，另一方面，自身的信號輻射、泄漏應盡可能降低，以保證軍事信息的安全性。另外，隨著經濟全球化進程的加速，大至一個國家，小到一個企業，經濟信息的安全性也已提高到十分重要的地位。尤其是財政、金融、規劃計劃、核心技術及市場營銷等要害部門更是如此。

早在上個世紀四、五十年代，美國軍方就開始關注電子裝備的EMC問題，到八十年代，美國已形成軍用MIL-F-15773無線電干擾總規范和民用FCC標準兩大系列EMC標準；德國制訂了VDE標準，并被作為歐共體EMC標準的基礎，1993年開始強制執行；日本和前蘇也相繼制訂了各自的EMC標準。我國從1998年起正式推行EMC系列標準，至今已發表47項以上，并從2003年8月1日起強制執行。從軍事應用領域來看，EMC微波暗室不但用來測試、檢查、驗證軍事電子裝備和軍用電子元器件的EMC性能，還可用作三軍協同指揮中心、各級軍事單位的核心要害部門等。

——微波暗室是推動外貿出口發展高新產品的重要技術基礎

我國加入WTO后，必須全面貫徹執行EMC國際標準和國家標準，尤其是作為IT和家電生產大國，凡是EMC未達標的產品，就不能銷售，更無法進入國際市場。在降低和取消關稅壁壘之后，EMC技術標準等非關稅壁壘必將成為國際貿易中競爭各方手中的一個重要砝碼。同時，為了改善我國人民的生存和生活環境，將電磁污染超標的“垃圾產品”拒之于國門之外，也已成為各級政府和有關主管部門的頭等大事。要在國際貿易糾紛中立于不敗之地，我們必須建設符合國際標準的EMC微波暗室，對進出口的電子電氣產品和相關產品，按照國際標準和國家標準，進行檢測和檢驗，用數據說話，嚴格把關，一絲不茍，在國際上樹立起負責任的大國形象。去年，我國進出口總量達到創記錄的6000億美元，居全球第五位。為了實現國民經濟可持續跨越式發展，擴大進出口貿易，增強綜合國力，不斷提高電子電氣產品EMC性能，已經迫在眉睫。

科技是第一生產力。為了發展高科技，實現產業化，不斷向國內外市場推出高新技術產品，逐步改善中國作為“世界工廠”的產業結構，促使我國電子電氣產品的快速升級換代，在新產品設計、制造、試驗、檢測等各個重要環節中，進一步全面貫徹執行EMC國際標準和國家標準，也已成為我國科技界、產業界不可等閑視之的一個非常現實的問題。而微波暗室正是各類研究院所、大專院校和有關的大中型企業發展高科技產品的重要技術基礎。

4.2中國的“微波暗室熱”剛剛拉開序幕

我國在電磁兼容（EMC）技術領域和微波暗室技術的研究方面起步較晚。隨著我國對外貿易迅速增長，融入經濟全球化的速度加快，隨著我國強制性產品認證辦法的公布和實施，相關電子電氣產品要獲得3C認證均必須進行EMC檢測，以便盡快實現與國際接軌。

受到這一巨大商機的吸引，國際上著名的電磁兼容測試及設備，包括微波暗室供應商，如美國ETS、比利時愛默生—卡門（Emerson & Cuming Microwave Products）、德國FRANKONIA公司以及臺灣的程智集團等紛紛涌入中國大陸建暗室、賣設備、作認證等。據不完全統計，僅電腦、通訊和家電行業正在建設和近兩年計劃建設EMC微波暗室的單位就有數十家，總投資超過6億元，而鐵氧體吸波材料約占微波暗室總造價的20%，目前絕大部分均采用國外進口產品，如美國ETS、比利時愛默生—卡門、日本TDK、FDK、住友、村田和韓國SAMWHA生產的鐵氧體吸波體，而我國至今還沒有一家能夠批量生產滿足微波暗室需要的鐵氧體吸波材料的企業。其中，引領全球磁性行業科技潮流的TDK公司大量生產鐵氧體吸波體已有20多年的歷史，占有大部分市場份額，而韓國SAMWHA公司則是后起之秀，近年來依靠價格與服務，向TDK等日本公司挑戰，面對中國大陸加入WTO后經濟起飛、國際貿易倍增而引發的“微波暗室熱”，臺灣程智集團等最近也進軍大陸市場，與日、韓公司展開了激烈的競爭。從中國市場層面上看，目前韓國產品的性/價比具有相對的優勢。

進入21世紀，中國已成為全世界磁性材料生產大國，在鐵氧體永磁、軟磁及稀土永磁等領域內取得了引人注目的技術進步。因此，充分發揮我國資源、勞動力及生產技術方面的優勢，積極開發和大量生產微波暗室用的鐵氧體吸波材料，敢于與國外廠商一爭高下，不但滿足國內需求，而且還可出口海外，具有十分重要的現實意義和經濟意義。

5. 結論——聯合起來、占領市場

本公司是四川省認定的一家高科技民營企業，先后開發成功的R3K射頻寬帶NiZn鐵氧體和R15K高導MnZn鐵氧體磁芯系列產品，均榮獲四川省科技進步三等獎。在此基礎上，公司根據國內外有關信息，著手研發微波暗室用鐵氧體吸波材料。經過兩年多的努力，公司已研制成功三種規格的鐵氧體吸波體，在工藝技術方面實現了一系列重大突破，并申請了兩項國家專利。產品經江蘇省計量測試網絡電磁兼容測試站及日、德、法等國廠商的檢測與批量試用，并由四川省和綿陽市有關部門組織東南大學、西南科技大學、中國西南應用磁學研究所等國內專家對該系列產品進行了科技成果鑒定，與會專家一致認為，本公司研發的微波暗室用寬帶NiZn鐵氧體吸波體系列產品具有頻帶寬、吸波好、性/價比優等特點，各項性能指標處于國內領先，達到了國外同類產品水平。

目前公司正積極籌措資金，加大投入力度，穩定生產工藝，在年產100噸微波暗室用寬帶NiZn鐵氧體吸波體中試線的基礎上，進一步實現產業化。公司正積極拓展市場，與國內外相關廠商建立了廣泛的技術與商貿聯系。公司真誠希望與國內外微波暗室設計、施工及相關單位以各種形式緊密合作，組建聯合艦隊，共同努力，占領國內外市場。

參考資料
[1] 鄧廷成 任斌 何秀英，國際電子變壓器，No.1，2003，P99
[2] 何秀英 任斌 鄧廷成，第六屆國內外磁學與磁性材料發展及應用技術交流會暨海峽兩岸磁學與磁性材料研討會（海南博鰲）論文集，2003.2，P153

作者：四川綿陽新欣電子有限公司  鄧廷成 何秀英 凌躍輝