CN103915248A - 贱金属端电极电感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种贱金属端电极电感器的制备方法，包括：贱金属端浆制备、陶瓷浆料制备、成型、排胶、封端、气氛烧端以及端头处理的步骤。本发明通过采用贱金属铜作为电感端电极材料，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件，特别是涉及一种贱金属端电极电感器制备方法。
背景技术
叠层片式电感通常包括三部分，即内电极、介质层、端电极。介质层与内电极形成电感，端电极将内电极引出，并与外界电路相连接导通。目前，端电极一般为银端电极。
在电感端电极制备过程中，为了满足表面贴装技术的要求，银端电极需要镀上其他金属，采用三层结构，最内层的银端电极起连接并引出内电极的作用；中间的镍作为阻挡层，用于防止银层在焊接时被熔融的焊锡腐蚀；最外的焊接层为锡或其与铅的合金，为了易于焊接，改善耐焊接热和耐湿性。
然而金属银所具有的价格较高、易迁移、易硫化、易合金化等缺点使得其已不能满足现代技术发展的要求，开发出更多的潜在的低成本端电极材料是电子元器件产业发展的必然趋势。
发明内容
基于此，有必要提供一种低成本的贱金属端电极电感器的制备方法。
一种贱金属端电极电感器的制备方法，包括：
贱金属端浆制备：用金属铜、预先制备好的无铅玻璃粉制备贱金属端浆；
陶瓷浆料制备：在基体陶瓷粉料中加入有机体制备成陶瓷浆料，所述有机体包括粘结剂、增塑剂、有机溶剂；
成型：将所述陶瓷浆料流延成膜片，并根据电感器型号在所述膜片上印刷内电极，然后经烘干、切割后得到生坯巴块；
排胶：将所述生坯巴块于260～300摄氏度的温度下排除有机物，得到素坯；
低温共烧：将所述素坯放到烧结炉中以860～880摄氏度的温度共烧得到晶片；
封端：将调节粘度后的贱金属端浆涂在所述晶片上进行封端处理并烘干；
气氛烧端：将封端后的晶片在烧端炉中采用惰性的氮气作为保护气体烧结；
端头处理：将气氛烧结后的晶片依次镀上镍、锡。
在其中一个实施例中，所述无铅玻璃粉制备的方法包括：
配料：将三氧化硼、二氧化硅、氧化钡、氧化锌及三氧化二铋作为原料进行充分混合；
高温熔融：将混合后的原料磨碎后放入温度高于1000摄氏度的高温炉中熔融成玻璃液；
淬水、球磨、烘干：将所述玻璃液进行淬水，并通过球磨机粉碎并烘干；
过筛：将烘干后的玻璃粉进行过筛。
在其中一个实施例中，所述粘结剂、增塑剂、有机溶剂分别为聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二辛酯、醋酸正丁酯。
在其中一个实施例中，所述成型步骤中，采用丝网印刷和湿法成型技术印刷内电极。
在其中一个实施例中，所述内电极为螺旋形。
在其中一个实施例中，所述气氛烧端步骤中，烧端炉中的温度为830摄氏度，氧分压为10-10～10-5帕。
在其中一个实施例中，所述端头处理步骤中，在镀上镍、锡之前还包括对端头进行碱性除油、水洗、活化、水洗的步骤。
在其中一个实施例中，所述封端步骤中，所述晶片在100摄氏度的温度下烘干。
在其中一个实施例中，所述封端的步骤之前还包括：
倒角：将晶片两端的棱角进行球磨。
上述贱金属端电极电感器的制备方法通过采用贱金属铜作为电感端电极材料，成本低。
附图说明
图1为一实施例的贱金属端电极电感器的制备方法流程图；
图2为玻璃粉制备流程图；
图3为烧端炉中的气体分布图；
图4为2012-56N型号贱金属端电极电感器电感量变化图；
图5为2012-56N型号贱金属端电极电感器Q值变化图；
图6为2012-56N型号贱金属端电极电感器直流电阻变化图；
图7为2012-5N6型号贱金属端电极电感器电感量变化图；
图8为2012-5N6型号贱金属端电极电感器Q值变化图；
图9为2012-5N6型号贱金属端电极电感器直流电阻变化图。
具体实施方式
请参照图1，为一实施例的贱金属端电极电感器的制备方法流程图。
步骤S110：贱金属端浆制备。
用金属铜、预先制备好的无铅玻璃粉制备贱金属端浆。
虽然金属银在电子行业中有广泛的使用，但是其自身的物理化学性质使银电极的产品具有价格较高、易迁移、易硫化、耐焊性差、“银熔”等缺点，从而会影响电感元件的电性能。而金属铜具有电导率高、导热性好、与基体附着力强、可焊性好、抗焊料浸蚀性好、电镀性能优良、极低的直流电阻和很小的射频损耗等优点，并且价格低廉，从根本上解决了银电极的不良影响。在本实施例中，充分利用铜电极的优异的性价比。
请结合图2，为玻璃粉制备流程图。
步骤S112：配料。
将三氧化硼、二氧化硅、氧化钡、氧化锌及三氧化二铋作为原料进行充分混合。
无论是传统的银端浆还是本发明的贱金属端浆，玻璃粉都是非常重要组成部分,其性质直接影响着端电极的性能。传统的银端浆中一般加入的是含铅的玻璃粉,虽然含铅玻璃粉作为粘接相在许多方面具有优异的性能,但铅对环境和人类的危害相当大,无铅玻璃粉的开发应用是一种必然的趋势。
步骤S114：高温熔融。
将混合后的原料磨碎后放入温度高于1000摄氏度的高温炉中熔融成玻璃液。
步骤S116：淬水、球磨、烘干。
将所述玻璃液进行淬水，并通过球磨机粉碎并烘干。
玻璃液在淬水的过程中冷却后还会有很多大颗粒，所以需要通过球磨机进行粉碎。
步骤S118：过筛。
将烘干后的玻璃粉进行过筛。过筛的作用主要是得到更细腻的玻璃粉。
步骤S120：陶瓷浆料制备。
在基体陶瓷粉料中加入有机体制备成陶瓷浆料，所述有机体包括粘结剂、增塑剂、有机溶剂。
在本实施例中，所述粘结剂、增塑剂、有机溶剂分别为聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二辛酯、醋酸正丁酯。
步骤S130：成型。
将所述陶瓷浆料流延成膜片，并根据电感器型号在所述膜片上印刷内电极，然后经烘干、切割后得到生坯巴块。
在本实施例中，采用丝网印刷和湿法成型技术印刷内电极。对湿法成型工艺中印刷电极饱满度、点显露效果进行设计、研究，以提高产品的导通率，满足2012型叠层片式电感的性能要求。此外，为保证较高的电感量，电极结构采用螺旋形内电极电路，相对面积较大的结构，减小线圈的分布电容，提高产品的频率特性。另外，在切割时将烘干后的生坯巴块按所需样品的尺寸在高精度切割机上进行切割。
步骤S140：排胶。
将所述生坯巴块于260～300摄氏度下排除有机物，得到素坯。在排胶的过程中，需要将生坯巴块于260～300摄氏度下保温50小时，而且升温速度不超过10摄氏度每小时，让生坯巴块中的有机物充分氧化排除，得到叠层片式电感的素坯。
步骤S150：低温共烧。
将所述素坯放到烧结炉中以860～880摄氏度共烧得到晶片。在本实施例中，低温共烧时排胶后的素坯需要放在烧结炉中保温4小时，可以理解，在其他实施例中，保温的时候可以在4小时左右的范围内变化。
步骤S160：封端。
将调节粘度后的贱金属端浆涂在所述晶片上进行封端处理并烘干，在本实施例中，烘干温度为100摄氏度左右。
另外，在本实施例中，步骤S160之前还包括倒角的步骤，即将晶片两端的棱角进行球磨，通过球磨作用使所述晶片的棱角更圆滑、引出端更显露。
步骤S170：气氛烧端。
将封端后的晶片在烧端炉中采用惰性的氮气作为保护气体烧结。
封端后的晶片在烧端炉中用大约830摄氏度的温度烧结，在较低温度时需要加入适量的空气，氧分压控制为10-10～10-5帕在，并在最高温度下保温约10分钟以确保晶片中的有机物能充分排出。
金属铜的化学性质比传统的银端电极活泼，直接在空气气氛下烧结会导致铜电极氧化而失去导电性。为确保端头的导电性能，必须采用气氛烧端技术，即采用惰性的氮气作为保护气体，加入适量的氧气或者还原性气体如空气、氢气，通过控制烧端曲线、气体组分、气流量等工艺参数以达到保护活泼的贱金属端电极同时充分排胶，完成烧结。但无需购置新的设备，只需在传统的烧端炉中添加N2（烧端炉一般都有两个进气口），不改变原有的工序和设备即可获得致密的性高、结合性好、电性能优良的贱金属端电极电感器。
在本实施例中，烧端炉中的气体分布情况如图3所示。
该烧端炉总共有六个口，进气口310用于添加空气和氮气，进气口320用于添加氮气，排气口330和排气口340主要用于排除排胶废气，出风口350和出风口360主要用于出风以防止冷空气干扰烧端炉的温度。
步骤S180：端头处理。
将气氛烧结后的晶片依次镀上镍、锡。
传统的银端电极电感为使端电极更容易上镀，提高电极在电镀时的结合性，在电镀前必须对端头进行抛光处理，使得端头显露、粗糙，以利于电镀。而由于化学活性不一样，金属铜端的可镀性远优于银，故不需要对端头进行抛光处理。与银端电极相比，只需进行简单的前处理。在本实施例中在镀上镍、锡之前对端头进行碱性除油、水洗、活化、水洗等流程，简化了端头处理的工艺步骤。
参照上述实施例的贱金属端电极电感器的制备方法，进行不同内电极的设计可以得到型号分别为2012-56N、2012-5N6的贱金属端电极电感器，并进行质量检验。质量检验包括电性能、外观等检测。在本实施例中，对2012-56N、2012-5N6的贱金属端电极电感器的电感量、Q值、直流电阻进行了测试。
请结合图4、5、6，分别为2012-56N贱金属端电极电感器的电感量、Q值、直流电阻变化图，将测试的结果进行平均值计算，得到表1所示的结果。
表12012-56N的贱金属端电极电感器与标准电性能对比
| 电感量（nH） | Q值（min） | 直流电阻（mΩ） | |
| 标准要求 | 56±10% | 15 | 750 |
| 贱金属端电极电感器 | 56.88 | 26 | 281 |
由表1可知，根据本发明制备的2012-56N型号的贱金属端电极电感器的各项电性能指标均满足要求。测得的直流电阻值波动性小，这对于电感元器件来说是非常有利的。此外，电极电感的可焊、耐焊、回流焊、端子拉力、绝缘电阻、介质耐压等参数均合格。
请结合图7、8、9，分别为2012-5N6贱金属端电极电感器的电感量、Q值、直流电阻变化图，将测试的结果进行平均值计算，得到表2所示的结果。
表22012-5N6的贱金属端电极电感器与标准电性能对比
| 电感量（nH） | Q值（min） | 直流电阻（mΩ） | |
| 标准要求 | 5.6±0.5 | 10 | 230 |
| 贱金属端电极电感器 | 5.69 | 18.12 | 88 |
由表2可知，根据本发明制备的2012-5N6型号的贱金属端电极电感器的各项电性能指标均满足要求。测得的直流电阻值波动性小，这对于电感元器件来说是非常有利的。此外，电极电感的可焊、耐焊、回流焊、端子拉力、绝缘电阻、介质耐压等参数均合格。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，包括：
贱金属端浆制备：用金属铜、预先制备好的无铅玻璃粉制备贱金属端浆；
陶瓷浆料制备：在基体陶瓷粉料中加入有机体制备成陶瓷浆料，所述有机体包括粘结剂、增塑剂、有机溶剂；
成型：将所述陶瓷浆料流延成膜片，并根据电感器型号在所述膜片上印刷内电极，然后经烘干、切割后得到生坯巴块；
排胶：将所述生坯巴块于260～300摄氏度的温度下排除有机物，得到素坯；
低温共烧：将所述素坯放到烧结炉中以860～880摄氏度的温度共烧得到晶片；
封端：将调节粘度后的贱金属端浆涂在所述晶片上进行封端处理并烘干；
气氛烧端：将封端后的晶片在烧端炉中采用惰性的氮气作为保护气体烧结；
端头处理：将气氛烧结后的晶片依次镀上镍、锡。
2.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述无铅玻璃粉制备的方法包括：
配料：将三氧化硼、二氧化硅、氧化钡、氧化锌及三氧化二铋作为原料进行充分混合；
高温熔融：将混合后的原料磨碎后放入温度高于1000摄氏度的高温炉中熔融成玻璃液；
淬水、球磨、烘干：将所述玻璃液进行淬水，并通过球磨机粉碎并烘干；
过筛：将烘干后的玻璃粉进行过筛。
3.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述粘结剂、增塑剂、有机溶剂分别为聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二辛酯、醋酸正丁酯。
4.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述成型步骤中，采用丝网印刷和湿法成型技术印刷内电极。
5.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述内电极为螺旋形。
6.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述气氛烧端步骤中，烧端炉中的温度为830摄氏度，氧分压为10-10～10-5帕。
7.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述端头处理步骤中，在镀上镍、锡之前还包括对端头进行碱性除油、水洗、活化、水洗的步骤。
8.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述封端步骤中，所述晶片在100摄氏度的温度下烘干。
9.根据权利要求1所述的贱金属端电极电感器的制备方法，其特征在于，所述封端的步骤之前还包括：
倒角：将晶片两端的棱角进行球磨。
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