CN105967669A - 一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，依次包括如下步骤：（1）选择介质浆料进行电路图形印刷，（2）将步骤（1）所得的功率型低温共烧铁氧体材料进行多层叠片；（3）对多层叠片使用双层硅胶加盖不锈钢或铝制层压板进行层压；（4）将层压后的功率型低温共烧铁氧体多层叠片进行烧结；本发明解决了现有技术中匹配共烧一致性差，器件烧后分层开裂、翘曲的问题，形成了适用于高压大功率LTCF磁性器件的制作工艺，满足电源变换器所需的微磁变压器、功率型电感小型化和无源集成的发展需要。该工艺对航空、航天等重点工程电源系统小型化的需求，具有很强的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及铁氧体工艺领域，尤其涉及一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺。
背景技术
在铁氧体材料领域，现有技术已经公开了功率型低温共烧铁氧体材料磁导率温度敏感性控制技术、材料后烧稳定性控制技术等关键技术，具备了将功率型低温共烧铁氧体材料应用于耐高温电感及高压大功率微磁变压器的能力。但是，功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺的一致性较差，得到的器件内部有层间微裂纹，存在分层开裂、翘曲的问题。现有技术报道了低温共烧铁氧体材料多层叠片共烧工艺的研究，对小功率阻抗变换微磁变压器进行了一些探索性实验；但是，未见功率型低温共烧铁氧体材料多层叠片匹配共烧技术方面的研究报道。匹配共烧工艺成为高压大功率LTCF磁性器件一致性、电源系统小型化和无源集成的主要瓶颈。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，依次包括如下步骤：（1）选择介质浆料进行电路图形印刷，得到具有印刷图层的功率型低温共烧铁氧体材料；（2）将步骤（1）所得的功率型低温共烧铁氧体材料进行多层叠片；（3）对功率型低温共烧铁氧体材料多层叠片进行层压；（4）将层压后的功率型低温共烧铁氧体多层叠片进行烧结，其特征在于：步骤（3）中，所述层压时使用双层硅胶加盖不锈钢或铝制层压板进行层压。
发明人通过大量实验研究证明：传统层压技术因内应力无法消除而出现分层、开裂和凸起现象，而采用上述层压的方法，使功率型低温共烧铁氧体材料多层叠片后层压受力均匀、表面平整度为±5μm/10mm，消除了内应力的影响，从而解决了分层、开裂和凸起的问题，从而满足功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧的工艺要求。
作为优选的技术方案：步骤（1）中，所述介质浆料与铁氧体生带、导体浆料间不互溶。
作为进一步优选的技术方案，其特征在于：步骤（1）中，所述介质浆料中离子摩尔比含量S离子含量≤0.03，Cl离子含量≤0.05。
采用S和Cl含量低的介质浆料以抑制S离子和Cl离子在烧结过程中与银浆发生化学反应，生成低熔点（450～600℃）的AgS和AgCl，并抑制Ag离子迁移。
作为更进一步优选的技术方案：所述介质浆料为ESL 4926-R。ESL 4926-HJ浆料中S离子、Cl离子摩尔比含量高；ESL 4926-RJ浆料黏度过小，与铁氧体生带极易互溶，所以优选采用ESL 4926-R。
作为优选的技术方案：步骤（1）中，所述印刷图层的厚度为5-10μm。
作为优选的技术方案：步骤（1）中，印刷时丝网孔径为325-400目。
作为优选的技术方案：步骤（1）中，印刷时感光膜厚度为6-12μm，乳胶厚度为2-5μm。
印刷时采用双层感光材料的印刷网版印刷，以减小印刷图层厚度。
作为优选的技术方案：步骤（3）中，所述层压时最大压力为1800-2000PSI、层压时间至21-26min，层压时采用分段保压的方法。
作为进一步优选的技术方案：步骤（4）中，烧结时采用多梯度降温。
采用改进的烧结方法，以改进排胶烧结过程中出现开裂、翘曲等缺陷。
作为优选的技术方案：降温区间分为3段共计20-24小时。
也就是说，本发明可以通过优选介质浆料、减小印刷图层的厚度、采用新的层压方法、调整材料的烧结参数等方法来解决本发明的技术问题。
与现有技术相比，本发明的优点在于：解决了现有技术中匹配共烧一致性差，器件烧后分层开裂、翘曲的问题，形成了适用于高压大功率LTCF磁性器件的制作工艺，满足电源变换器所需的微磁变压器、功率型电感小型化和无源集成的发展需要。该工艺对航空、航天等重点工程电源系统小型化的需求，具有很强的实用价值。
附图说明
图1是实施例中印刷网版示意图；
图2是实施例中印刷网版感光膜及感光乳胶示意图；
图3是实施例中层叠方法示意图；
图4是实施例中样品真空封装示意图；
图5是实施例中层压效果示意图。
图6是实施例中层压曲线示意图。
图7是实施例中烧结曲线示意图。
图中，1为网版封边胶带，2为感光材料层，3为曝光后印刷图形，4为感光膜，5为感光乳胶，6为不锈钢（铝制）层压板，7为硅胶，8为多层叠片样品，9为不锈钢片。
具体实施方式
下面结合附图并用具体实施例对本发明方法作进一步说明。
实施例
一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，依次包括如下步骤：
a.优选介质浆料：选用ESL 4926-R替代ESL 4926-RJ、ESL-4926HJ。该介质浆料中离子摩尔比含量S离子含量≤0.03、Cl离子含量≤0.05、介质黏度较大，与功率型低温共烧铁氧体生带匹配较好，不会产生互溶现象；
b.图层印刷：参见图1，1为网版封边胶带，2为感光材料层，3为曝光后印刷图形；印刷每层电路图形时，印刷压力：19-25lbs，脱网高度：1-2mm，印刷速度：60-70mm/s，刮刀硬度：80°，印刷次数：1次；
参见图2，印刷厚度主要由丝网目数及感光层厚度所决定：丝网目数过小，丝网孔径大，漏浆较多，印刷厚度较厚；丝网目数过大，不易漏浆，印刷效果较差。故网版丝网目数选用350目。感光膜4为固定厚度，常用厚度为8μm 、12μm、16μm、20μm等，因感光膜4厚度过大使得印刷偏厚易造成层压形变，不适合本工艺要求；单层涂刷感光乳胶5的印刷网版图形边缘效果较差、易出现锯齿，故采用机器涂刷感光乳胶5再覆上感光膜4的方法制版，感光膜厚度为8μm、乳胶厚度为4μm；
c.层压方法：参见图3，6为不锈钢（铝制）层压板，7为硅胶，8为功率型低温共烧铁氧体材料的多层叠片样品，9为不锈钢片。传统层叠技术如10-1、11-1，本实施例为9-1：首先将单层铁氧体生带用自动叠层机或手动叠层台按顺序依次叠好，将叠好的多层叠片样品四周用胶固定、并用保鲜膜将样品整体包裹；在不锈钢（铝制）层压板6（尺寸200×200mm、厚度1.5-2mm）上铺垫一张硅胶7（尺寸200×200mm、厚度0.5-1mm），在硅胶7上铺垫一张不锈钢片9（尺寸200×200mm、厚度0.05-0.15mm），将包裹好的多层叠片样品8放置在不锈钢片9上；将另一张不锈钢片9（尺寸小于或等于多层叠片样品尺寸、厚度与第一张不锈钢片相同）覆盖于多层叠片样品8顶部，再将一张同样尺寸、厚度的硅胶7覆盖于不锈钢片9及多层叠片样品8表面；最后将一张不锈钢（铝制）层压板6（尺寸小于或等于多层叠片样品尺寸、厚度与第一张不锈钢层压板6相同）置于用硅胶7覆盖好的样品顶部；
参见图4，样品真空封装示意图。图中a为真空塑封带，将层叠完成样品用真空机抽真空塑封，将真空封装完成样品放置于层压机中；
参见图6，将样品预热10min、70℃；其中层压参数第一段：0-1000PSI，0.5min；第二段：1000PSI保压，5min；第三段：1000-1800PSI，0.5min；第四段： 1800PSI保压，15min；第五段：1800-0PSI，自然降压；
层压后，层压效果参见图5，图5中10-2、11-2为传统层压技术使用效果，因内应力无法消除而出现分层、开裂和凸起现象，不适合本工艺要求，本实施例使用效果为9-2，消除了内应力的影响；
d, 烧结：参见图7，与传统烧结方式相比，增加了多梯度降温处理，使功率型低温共烧铁氧体材料不因过快降温出现开裂、翘曲等缺陷。其中第一段：室温-450℃，12h；第二段：450℃保温，2h；第三段：450-890℃，12h；第四段： 890℃保温，2h；第五段：890-600℃，6h；第六段：600℃保温，2h；第七段：600-300℃，6h；第八段：300℃保温，2h；第九段：300℃-室温，自然降温。
以上内容是结合具体的优选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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，依次包括如下步骤：（1）选择介质浆料进行电路图形印刷，得到具有印刷图层的功率型低温共烧铁氧体材料；（2）将步骤（1）所得的功率型低温共烧铁氧体材料进行多层叠片；（3）对功率型低温共烧铁氧体材料多层叠片进行层压；（4）将层压后的功率型低温共烧铁氧体多层叠片进行烧结，其特征在于：步骤（3）中，所述层压时使用双层硅胶加盖不锈钢或铝制层压板进行层压。
2.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述介质浆料与铁氧体生带、导体浆料间不互溶。
3.根据权利要求2所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述介质浆料中离子摩尔比含量S离子含量≤0.03，Cl离子含量≤0.05。
4.根据权利要求3所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：所述介质浆料为ESL 4926-R。
5.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述印刷图层的厚度为5-10μm。
6.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（1）中，印刷时丝网孔径为325-400目。
7.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（1）中，印刷时感光膜厚度为6-12μm，乳胶厚度为2-5μm。
8.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述层压时最大压力为1800-2000PSI、层压时间至21-26min，层压时采用分段保压的方法。
9.根据权利要求1所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：步骤（4）中，烧结时采用多梯度降温。
10.根据权利要求9所述的功率型低温共烧铁氧体材料与隔离介质、银浆匹配共烧工艺，其特征在于：降温区间分为3段共计20-24小时。
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