一種氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法
2023-05-20 00:18:36
專利名稱：一種氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法
技術領域：
本發明涉及一種氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法，屬於電子元器件新材料、新工藝領域。
隨著表面安裝技術(SMT)的日益發展，對表面安裝元件(SMD)的性能要求越來越高，成本卻越來越低。作為SMD元件的重要組成元件之一，片式電感的發展趨勢也是如此。軟磁鐵氧體是製造片式電感的主要基體材料，但一般鐵氧體的燒結溫度比較高(超過1250℃)，而常用的廉價內電極Ag或Ag-Pd合金的熔點不超過961℃，如果用Ag或Ag-Pd合金作為疊層片式電感內電極材料，則要求鐵氧體的燒結溫度低於900℃，這對大多數鐵氧體材料來說極其困難。
目前生產的疊層片式電感多為尖晶石NiZnCu軟磁鐵氧體所制，軟磁鐵氧體材料與低熔點內電極材料共燒過程中易導致Ag向元件基體內部擴散，致使元件性能惡化，並且尖晶石鐵氧體材料的使用頻率低於300MHz。磁導率大於2000的MnZn鐵氧體燒結溫度一般超過1350℃，可望在甚高頻段300-1000MHz使用的Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)鐵氧體，燒結溫度在1250℃左右，由於本身結構與組成的複雜性，也一直未能實現低溫燒結。而且對所有的鐵氧體材料，降低燒結溫度，必然要犧牲某些磁性能。一定程度上，Ag或Ag-Pd合金內電極材料的使用阻礙了高性能疊層片式電感的市場化。隨著信息通訊技術的高速發展，對疊層片式電感的性能要求越來越高，人們越來越迫切地渴望實現鐵氧體與廉價內電極材料Ni(熔點1470℃)較高溫度共燒結，從而獲得性能價格比優良的片式電感。
本發明的目的是提出一種氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法，在適當降低了鐵氧體燒結溫度(1050-1200℃左右)的基礎上，採用適當的燒結氣氛，不僅解決了Ni向基體材料的擴散與反應，而且避免Ag或Ag-Pd合金低熔點的問題，在鐵氧體材料上被覆廉價Ni電極材料，獲得低成本、高性能的疊層片式電感。
本發明的氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法，由下列各步驟組成1.將相應鐵氧體漿料流延成厚度20-30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊層，並加壓壓實，壓力為3500-4500Mpa；5.於400-600℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1000-1200℃，於氧分壓約為18000-25000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.在毛坯兩端印刷一薄層Ni電極，並於700-800℃燒結；
8.在兩端的Ni電極上，電鍍Sn-Pb電極，即為本發明的疊層片式電感。
本發明採用普通的工藝方法，不改變常用的電感器件被覆電極的工藝流程，僅在共燒時增加常用廉價氣體的氣氛保護，既克服了Ni高溫氧化，又成功地實現了Ni電極材料高溫燒結，獲得高性能電感器件。由於Ni、Ag的價格差，如果批量應用於生產，可以較大幅度地降低了電感器件的生產成本。本發明設計的工藝適用於NiZn、MnZn及Z-型系列軟磁鐵氧體製備的疊層片式器件，如電感、磁珠及LC濾波器件等。
下面介紹本發明的實施例。實施例1製備鎳鋅系(Ni0.55Zn0.40Cu0.05Fe2O4)電感1.將Ni0.55Zn0.40Cu0.05Fe2O4鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1050℃，於氧分壓約為18000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表1
被Ni後的疊層電感性能優良，各項指標見表1。與被Ag樣品比較，磁性能，如初始磁導率有明顯的提高，而且直流電阻變化不大。實施例2製備鎳鋅系(Ni0.50Zn0.45Cu0.05Fe2O4)電感1.將Ni0.50Zn0.45Cu0.05Fe2O4鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1050℃，於氧分壓約為18000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表2
被Ni後的疊層電感性能優良，各項指標見表2。與被Ag樣品比較，磁性能，如初始磁導率有明顯的提高，而且直流電阻變化不大。實施例3製備錳鋅系(Mn0.70ZnO0.30Fe2O4)電感1.將Mn0.70ZnO0.30Fe2O4鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1150℃，於氧分壓約為25000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表3
被Ni後的疊層電感性能各項指標見表3。與被Ag樣品比較，磁性能，如初始磁導率有明顯的提高，直流電阻變化不大。實施例4製備錳鋅系(Mn0.65ZnO0.35Fe2O4)電感1.將Mn0.65ZnO0.35Fe2O4鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1150℃，於氧分壓約為25000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表4
被Ni後的疊層電感性能各項指標見表4。與被Ag樣品比較，磁性能，如初始磁導率有明顯的提高，對不同的電極材料，直流電阻雖然有所減小，但變化不大。實施例5製備平面六角鐵氧體系(Ba3Co1.8Cu0.2Fe24O41)電感1.將Ba3Co1.8Cu0.2Fe24O41鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1150℃，於氧分壓約為22000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表5
被Ni後的疊層電感性能優良，各項指標見表5。與被Ag樣品比較，磁性能，如磁導率有明顯的提高，尤其在甚高頻段性能沒有大的變化，對不同的電極材料，直流電阻雖然有所減小，但變化不大。實施例6製備平面六角鐵氧體系(Ba3Co1.6Cu0.4Fe24O41)電感1.將Ba3Co1.6Cu0.4Fe24O41鐵氧體漿料流延成厚度約30um的薄膜；2.在設定位置用機械方法打通孔；3.交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；4.將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊10層，並加壓4000Mpa壓實；5.於500℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；6.排膠後的電感毛坯在1100℃，於氧分壓約為22000ppm的氣氛中燒結半小時左右；7.再次印刷一薄層Ni電極，並於700℃燒結10分鐘；8.電鍍Sn-Pb電極；9.樣品封裝與測試。
表6
被Ni後的疊層電感性能優良，各項指標見表5。與被Ag樣品比較，磁性能，如磁導率有明顯的提高，尤其在甚高頻段性能沒有大的變化，對不同的電極材料，直流電阻雖然有所減小，但變化不大。
權利要求
1.一種氣氛燒結賤金屬內導體製備疊層片式電感的方法，其特徵在於，本方法由下列各步驟組成(1)將相應鐵氧體漿料流延成厚度20-30um的薄膜；(2)在設定位置用機械方法打通孔；(3)交疊印刷3/4周Ni電極到上述製備好的鐵氧體薄膜上；(4)將印刷好Ni電極的薄膜精確對位，疊層，並加壓壓實，壓力為3500-4500Mpa；(5)於400-600℃排膠，然後切割成規定規格的電感毛坯；(6)排膠後的電感毛坯在1000-1200℃，於氧分壓約為18000-25000ppm的氣氛中燒結半小時左右；(7)在毛坯兩端印刷一薄層Ni電極，並於700-800℃燒結；(8)在兩端的Ni電極上，電鍍Sn-Pb電極，即為本發明的疊層片式電感。
全文摘要
本發明涉及一種氣氛燒結賤金屬內電極製備疊層片式電感的工藝。其步驟為,首先按一般的疊層片式電感被覆電極的方法製備鐵氧體漿料,流延薄膜,通孔,印刷Ni電極,切割,疊層,燒結,精加工,封裝。燒結時採取具有一定氧分壓的氣氛保護,既能避免Ni的高溫氧化與擴散,又能獲得具有優良磁性能的疊層片式電感。生產中不用投資大的設備,如果批量生產,將擁有明顯的性能價值比優勢。
文檔編號H01F41/00GK1250941SQ9912224
公開日2000年4月19日 申請日期1999年11月5日 優先權日1999年11月5日
發明者馬振偉, 李龍土, 張洪國, 周濟, 嶽振星, 桂治輪 申請人:清華大學