CN105590747B - 一种功率型元器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种功率型元器件的制作方法，包括如下步骤：1)用铁硅铬合金细粉配制成细粉流延浆料和细粉填充浆料，用铁硅铬合金粗粉配制成粗粉流延浆料；2)用细粉流延浆料在PET膜上流延而成内电生带，用粗粉流延浆料在PET膜上流延而成基板生带；3)对内电生带进行开孔，以使内电料片进行叠层之后相互之间能够正常连接形成回路；4)在内电生带上印刷电极图案；5)在内电生带上未印刷电极图案的区域印刷细粉填充浆料；6)按照设定好的叠层顺序，将多层内电生带和基板生带去除PET膜后对位叠层压合在一起；7)排胶；8)烧结。在此还公开一种相应的功率型元器件。相比传统器件，该功率型元器件在总厚度保持不变的前提下可以大幅提升电感量和饱和电流。

Description

一种功率型元器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种功率型元器件及其制作方法。

背景技术

功率型元器件应用时往往需要负载很大的额定电流，而电感的额定电流又由温升电流和额定电流两者中较小者决定，因此一方面需要尽量把电极做宽做厚以降低直流电阻提升温升电流，另一方面需要在器件里面尽可能的塞更多的匝数来提高电感量和饱和电流。更多的匝数意味着更厚的器件厚度，而目前移动通讯领域对器件的要求是小型化轻薄化，厚度的提升显然是市场不能接受的。常见的解决方法是降低中间膜厚换取更多匝数或者基板厚度，由电感量计算公式可知更薄的中间膜厚可以带来电感量的提升。而更厚的基板厚度可以提升基板区域的饱和磁通密度，同时因为磁性材料相对内电极体积占比提高漏磁更少可以提升电感量。此种方案的问题在于叠层电感的中间膜厚受限于产品结构和磁芯粉料粒径因此并不能无限减小，一是中间膜厚的降低需要粉料粒径更小，这样流延出来的生带才能够更致密而不会因为疏松多孔导致器件内部多层电极间短路。二是在D90小于10μm范围内铁硅铬合金粉的粒径同磁导率之间成正比，亦即粒径越小磁导率越低，一味的追求细粉可能导致器件电感量偏低。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种功率型元器件及其制作方法，分别采用不同粒径合金粉料作为基板和内电材料制作成元器件，可以解决在使用铁硅铬合金粉作为磁芯材料制作叠层型元器件时薄中间膜厚和过小的磁导率之间的矛盾。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种功率型元器件的制作方法，包括如下步骤：

1)用铁硅铬合金细粉配制成细粉流延浆料和细粉填充浆料，用铁硅铬合金粗粉配制成粗粉流延浆料；

2)用细粉流延浆料在PET膜上流延而成内电生带，用粗粉流延浆料在PET膜上流延而成基板生带；

3)对内电生带进行开孔，以使内电料片进行叠层之后相互之间能够正常连接形成回路；

4)在内电生带上印刷电极图案；

5)在内电生带上未印刷电极图案的区域印刷细粉填充浆料；

6)按照设定好的叠层顺序，将多层内电生带和基板生带去除PET膜后对位叠层压合在一起；

7)对叠层压合的产品进行排胶；

8)对排胶后的产品进行烧结。

进一步地：

所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm。

步骤4)中采用丝网印刷方式在内电生带上印刷电极浆料。

步骤4)中印刷的电极浆料厚度大于25μm。

步骤6)中叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

步骤6)叠层过程中垂直于内电生带和基板生带的方向施加一个外部条件，压力大于0.1吨/平方英寸，温度大于40℃。

一种功率型元器件，包括由多层内电生带和基板生带按照设定好的叠层顺序叠层压合在一起进行排胶、烧结后得到的结构，所述内电生带用铁硅铬合金细粉制成，所述基板生带用铁硅铬合金粗粉制成，所述内电生带上印刷有电极图案，所述内电生带上未印刷电极图案的区域用铁硅铬合金细粉材料填充。

进一步地：

所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm。

所述叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

一种功率型元器件，可采用前述任一种制作方法制成。

本发明的有益效果：

本发明采用粒径相对较粗和粒径相对较细的铁硅铬合金粉分别作为制作功率型元器件的基板生带和内电生带材料，粗粉具有较高的磁导率，而细粉的饱和磁通密度更大亦即耐电流能力更好，另外细粉还具有流延膜厚更低的优点，内电生带采用细粉可以降低中间膜厚以增加基板厚度或者线圈匝数以提高元器件的饱和电流；基板部分采用粗粉可提高整体磁导率，可以有效提升电感量。相比传统器件，基于本发明获得的功率型元器件在器件总厚度保持不变的前提下可以显著提升电感量和饱和电流。

附图说明

图1表示根据实施例的一张采用细粉流延浆料在PET膜上流延而成的内电生带的纵向剖面图；

图2表示根据实施例的一张采用粗粉流延浆料在PET膜上流延而成的基板生带的纵向剖面图；

图3表示在图1所示开完孔的内电生带上印刷电极图案后的料片的平面示意图；

图4表示在图1所示内电生带上印刷电极图案后的料片的纵向剖面图；

图5表示在图3、图4所示的印刷了电极图案的生带上面印刷了细粉制成的填充浆料后的内电料片的纵向剖面图；

图6表示2枚印刷了不同电极图案的料片(如图5所示)在剥离掉PET膜之后相互叠层压合后的BAR块的纵向剖面图；

图7表示所有内电料片(如图5所示)和基板生带(如图2所示)都按照如图6所示的方法叠层完成后的BAR块的纵向剖面图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1至图7，在一种实施例中，一种功率型元器件的制作方法，包括如下步骤：

1)用铁硅铬合金细粉配制成细粉流延浆料和细粉填充浆料，用铁硅铬合金粗粉配制成粗粉流延浆料；

2)用细粉流延浆料1在PET膜2上流延而成内电生带3，用粗粉流延浆料6在PET膜2上流延而成基板生带8；

3)对内电生带3进行开孔9，以使内电料片3进行叠层之后相互之间能够正常连接形成回路；

4)在内电生带3上印刷电极图案4；

5)在内电生带3上未印刷电极图案的区域印刷细粉填充浆料5；

6)按照设定好的叠层顺序，将多层内电生带3和基板生带8去除PET膜2后对位叠层压合在一起；

7)对叠层压合的产品进行排胶；

8)对排胶后的产品进行烧结。

采用粒径相对较粗和粒径相对较细的铁硅铬合金粉分别作为制作功率型元器件的基板生带和内电生带材料，粗粉具有较高的磁导率，而细粉的饱和磁通密度更大亦即耐电流能力更好，另外细粉还具有流延膜厚更低的优点，内电生带采用细粉可以降低中间膜厚以增加基板厚度或者线圈匝数以提高元器件的饱和电流。基板部分采用粗粉可提高整体磁导率，可以有效提升电感量。通过这种方法制成的元器件在器件总厚度保持不变的前提下可以大幅提升电感量和饱和电流。

在优选的实施例中，所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm。

步骤4)中可采用丝网印刷方式在内电生带上印刷电极浆料。

在优选的实施例中，步骤4)中印刷的电极浆料厚度大于25μm。

步骤6)中叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

步骤6)叠层过程中垂直于内电生带和基板生带的方向施加一个外部条件，压力大于0.1吨/平方英寸，温度大于40℃。

一种功率型元器件，包括由多层内电生带3和基板生带8按照设定好的叠层顺序叠层压合在一起进行排胶、烧结后得到的结构，所述内电生带3用铁硅铬合金细粉制成，所述基板生带8用铁硅铬合金粗粉制成，所述内电生带3上印刷有电极图案4，所述内电生带3上未印刷电极图案的区域用铁硅铬合金细粉材料5填充。

在优选的实施例中，所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm。

在优选的实施例中，所述叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

以下结合图1至图7进一步说明具体实施例及其优点。

实施例1

本发明提供了一种分别采用不同粒径合金粉料作为基板和内电材料制作而成的元器件的制作方法，其步骤详述如下：

1)将铁硅铬合金粉配制成填充浆料和流延浆料

分别将两种不同粒径的铁硅铬合金粉通过分散搅拌的方式配制成流延浆料，同时将细粉配制成填充浆料。优选地，不同粒径的铁硅铬合金粉参见表1。

表1：两种不同粒径铁硅铬合金粉性能对比

2)流延生带

用细粉流延浆料在PET膜上流延膜厚为25μm的内电生带3，如图1所示。采用粗粉流延浆料在PET膜上流延膜厚为50μm的基板生带8，如图2所示。

3)开孔

按照预先提取到开孔机的开孔坐标(如图3中9)对图1所示的内电生带进行开孔操作，开孔是为了确保不同电极图案的内电料片之间在叠层之后能够正常连接形成回路。

4)印刷电极图案

采用丝网印刷方式在将带电极图案的丝网4在内电生带3上印刷电极浆料，厚度大于25μm，如图3和图4所示的内电料片。

采用与上述相同的印刷方式在图1所示的内电生带3上印刷其它形状的电极图案，如此得到印有不同电极图案的诸多内电料片。

5)印刷填充浆料

同样采用丝网印刷工艺，在图3所示的内电生带3表面的未印刷电极图案的其余空白区域印刷细粉配制成的填充浆料。

每一枚内电生带都要完成填充浆料的印刷工艺，包括步骤2)中提到的其它电极图案印刷而成的内电生带。

6)叠层压合

采用叠层机按照预先设定好的叠层顺序和叠层枚数将以上多枚内电料片(如图5所示)和基板生带(如图2所示)进行叠层压合，叠层前需先进行对位操作，并撕掉料片的PET膜。叠层顺序根据电极图案来确定，目的是使不同层的电极图案能够连通组成一个回路，本例中叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。叠层过程中垂直于生带的方向施加一个外部条件，压力大于0.1吨/平方英寸，温度大于40℃，叠层后的BAR块剖面图如图7所示。

7)排胶

将上述叠层压合后的BAR块进行排胶。排胶曲线具有升温段与保温段，通过排胶把产品的大部分有机物分解排出。其中，在1-15h以内从室温升温到150℃-300℃，在最高温保温2-10小时，最后经2-10h冷却到室温。

8)烧结

烧结曲线有升温段、保温段、降温段。升温段时间长度为5-20个小时，温度从室温升到650-800℃。保温段为整个烧结曲线的最高温，温度为800-950℃，时间为2-10小时。保温段之后的降温段为自然降温。

下表2为实施例与内电生带部分和基板生带部分采用粗细度相同的铁硅铬合金粉的比较例所得元器件的性能比较。

表2

注：1.饱和电流是指初始电感量下降30％时对应的负载电流。2.结构部分实施前后内电极线条的线宽线厚均相同。

由于实施例采用了细粉生带，可以使用较比较例更加薄的内电生带膜厚，本例中从50μm降为25μm。器件总厚度维持不变的情况下使得实施例基板厚度能够从1层增加到2层，漏磁更少同时饱和磁通密度更大，加之基板采用了粗粉整体磁导率也更高，最终性能全面超越比较例。

其他实施例

在其他实施例中可以进行一些变型，例如，与图3中所示的电极图案4的图案可以有所差异，电极线宽可以不同，例如更宽，另外，匝数可以不同，例如比实施例1多2匝。其它制作工艺参数和材料可以采用相同配置。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种功率型元器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)用铁硅铬合金细粉配制成细粉流延浆料和细粉填充浆料，用铁硅铬合金粗粉配制成粗粉流延浆料；

2)用细粉流延浆料在PET膜上流延而成内电生带，用粗粉流延浆料在PET膜上流延而成基板生带；

3)对内电生带进行开孔，以使内电料片进行叠层之后相互之间能够正常连接形成回路；

4)在内电生带上印刷电极图案；

5)在内电生带上未印刷电极图案的区域印刷细粉填充浆料；

6)按照设定好的叠层顺序，将多层内电生带和基板生带去除PET膜后对位叠层压合在一起；

7)对叠层压合的产品进行排胶；

8)对排胶后的产品进行烧结；

所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm，步骤4)中印刷的电极浆料厚度大于25μm，步骤6)中叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤4)中采用丝网印刷方式在内电生带上印刷电极浆料。

3.根据权利要求1至2任一项所述的制作方法，其特征在于，步骤6)叠层过程中垂直于内电生带和基板生带的方向施加一个外部条件，压力大于0.1吨/平方英寸，温度大于40℃。

4.一种功率型元器件，其特征在于，包括由多层内电生带和基板生带按照设定好的叠层顺序叠层压合在一起进行排胶、烧结后得到的结构，所述内电生带用铁硅铬合金细粉制成，所述基板生带用铁硅铬合金粗粉制成，所述内电生带上印刷有电极图案，所述内电生带上未印刷电极图案的区域用铁硅铬合金细粉材料填充，所述铁硅铬合金细粉的D90粒径为3-6μm，所述铁硅铬合金粗粉的D90粒径为8-12μm，印刷的电极浆料厚度大于25μm，叠层顺序为2层基板生带-4层内电生带-2层基板生带。

5.一种功率型元器件，其特征在于，采用权利要求1至3任一项所述的制作方法制成。