CN106653356A - 一种叠层片式磁珠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子元器件领域，具体地说，涉及一种叠层片式磁珠的制备方法。本发明采用干法流延工艺用于生产叠层片式磁珠的上基板和下基板，采用湿法流延工艺用于生产内部介质膜，并结合丝网印刷工艺制作叠层片式磁珠的内部线圈，后道工序再采用等静压的方法保证干法和湿法的磁体收缩率的一致性。本发明解决了生产周期长，效率低的问题，同时还解决了叠层片式磁珠应力跳片的质量问题。本发明降低了磁珠的磁体收缩率，提高生产效率，缩短磁珠的生产周期，从15天缩短到12天以内。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件领域，具体地说，涉及一种叠层片式磁珠的制备方法。
背景技术
磁珠就是一个填充磁芯的电感器，利用它的阻抗在高频下迅速增加的特性和磁性材料的电磁损耗机理来抑制和吸收高频噪声，从而达到抗电磁干扰的目的。叠层型片式磁珠是近年来发展起来的一种高新技术产品，随着工业自动化的发展，特别是现代通讯业(如手机等便携终端产品)的发展，叠层片式磁珠以其良好的磁屏蔽性、小型化等优势成为电子元件领域重点开发的产品。其应用范围涉及移动设备、电脑、服务器、个人导航系统、个人多媒体设备和汽车系统等。
然而，目前叠层片式磁珠的制备技术主要是采用瀑布流延的湿法流延工艺来制作其上基板和下基板的，由于湿法成型线采用的回转式轨道较长，走一圈需要10-20分钟，且每层瀑布流延的膜片厚度不能超过40微米，否则就会烘干不了而出现不良。而上基板和下基板的厚度都需要500微米左右，因此，光是做上基板和下基板都需要转用12-15圈，耗用时间约需120-300分钟。生产效率较低。同时，采用湿法流延工艺制作，所配制的浆料配方中，溶剂比例高达45-50％，磁体收缩率达到27-30％，烘巴块需要72-100小时，既拉长生产周期，也增加材料耗用和生产成本，由于收缩率大也容易引起叠层片式磁珠应力跳片的质量问题。
发明内容
为了解决上述湿法流延工艺生产叠层片式磁珠造成的生产周期长、效率低、收缩率大的问题。本发明提供一种干法流延和湿法流延工艺相结合的方法来制备叠层片式磁珠。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种叠层片式磁珠的制备方法，包括如下步骤：
(1)浆料的制备：
将磁导率均匀的铁氧体粉料与有机溶剂均匀混合，同时加入分散剂、增塑剂和消泡剂，通过高能球磨使浆料混合均匀；再加入粘合剂并进行二次球磨，各物质的质量百分比为：铁氧体磁粉40～65％，PVB粘合剂3～8％，有机溶剂30～45％，分散剂0～2％，增塑剂0～7％，消泡剂0～2％；
(2)干法流延：
采用高精密的钢带流延机来制备下基板和上基板，针对制备的流延浆料的流变特性，调整流延机刮刀与衬底间的距离为30-60微米；调整钢带速度为500-800RPM，调整干燥过程中的烘干温度为80-100℃，保温时间为2-4分钟，可以得到干燥后的膜片，再将膜片按设计要求厚度叠压再一起，形成下基板和上基板。
(3)湿法流延：
采用一体化湿法成型生产线，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生产中间介质膜,膜厚为5-35微米；
(4)丝网印刷：
通过两台丝网印刷机交替印刷的方式，使导电银浆在介质膜片上形成具有指定设计形状的图案，使之形成电路或电路的组成部分，印刷后的图案与设计图案在尺寸形状上一致且具有均匀厚度，其厚度为1-3微米；印刷的顺序依次为：干法叠压下盖板，印刷下引出端，印刷点柱，湿法成型介质层，印刷内部线圈，印刷点柱，重复这些步骤直至完成设计内部线圈圈数，然后再印刷上引出端，干法叠压上盖板；
(5)等静压：
把巴块放入高压力的热等静压水压机，设定好工艺参数：20MPa-40MPa,20-30分钟，水温45-55℃；使巴块在重压下，保证其致密性；
(6)切割：
把已经致密化的巴块，通过高精度和高速的切割机，按照图形的分切线，分切成大小一致的长方体，形成磁珠生片；
(7)排胶：
把磁珠生片放入大风量下温度均匀的烘箱里，把磁珠生片中的有机物有规律地分解排出；排胶的最高温度为350℃，时间为40-60小时。
(8)高温烧结：
采用二步烧结法对多层片式磁珠坯片进行烧结。
(9)倒角：
把烧结后的多层片式磁珠坯片和氧化铝球磨介按1:1的体积比例混合，在加满水，放在行星倒角机里，进行滚动研磨，转速为180RPM，时间为2-4小时；去除毛刺和尖锐的棱角。
(10)封端：
通过高精度的封端机，把已经倒角的磁珠芯片的两端沾上厚薄均匀、宽窄一致的外导电极银浆，并通过烘干加温到180℃把外导电极银浆进行固化；
(11)烧银：
把封端后的磁珠，放入高温烧端炉中，设定好工艺参数：最高800-820℃，8-10分钟；外导电极浆料在高温的条件下，形成包裹产品端头的银层，并与内导电极形成相熔连接，从而在产品端头形成金属银层。
(12)表面处理：
把烧银后的磁珠，通过电化学反应的原理，在外电极上先后覆盖一层均匀的镍层和锡层。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，步骤(8)所述的高温烧结：先让坯片在100-600℃进行缓慢升温，以排除溶剂和粘合剂，在600℃下进行保温2h，以排除有机物；待有机物排净后，对坯片进行快速升温至900℃并进行4-6小时的保温，使样品烧结成瓷，此后迅速降温至600℃保温3小时。在该阶段，气孔会收缩直至消失。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，步骤(11)所述银层厚度为30～70um。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，步骤(12)所述镍层的厚度为2-3um。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，步骤(12)所述锡层的厚度为3-6um。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，所述粘合剂为PVB粘合剂，有机溶剂为醋酸正丙酯和无水乙醇，按体积百分比80:20混合，分散剂为三油酸甘油酯，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，消泡剂为甲基硅油。
作为优选，在上述叠层片式磁珠的制备方法中，采用步骤(5)等静压工艺，工艺参数为：20MPa-40MPa,20-30分钟，水温45-55℃。使巴块在重压下，保证其致密性，解决了叠层片式磁珠应力跳片的质量问题。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用干法流延工艺用于生产叠层片式磁珠的上基板和下基板，采用湿法流延工艺用于生产内部介质膜，并结合丝网印刷工艺制作叠层片式磁珠的内部线圈，后道工序再采用等静压的方法保证干法和湿法的磁体收缩率的一致性。本发明解决了生产周期长，效率低的问题，同时还解决了叠层片式磁珠应力跳片的质量问题。本发明降低了磁珠的磁体收缩率，提高生产效率，缩短磁珠的生产周期，从15天缩短到12天以内。
附图说明
图1为叠层片式磁珠的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：一种叠层片式磁珠，其结构如图1所示，下基板1和上基板9采用干法流延工艺生产，中间介质膜4和7采用湿法流延工艺生产，下引出端2、上引出端8、、线圈5、印刷点3和6都是采用两台丝印机交替印刷而成。制备方法，包括如下步骤：
(1)浆料的制备：
将磁导率均匀的铁氧体粉料与有机溶剂均匀混合，同时加入分散剂、增塑剂和消泡剂，通过高能球磨使浆料混合均匀；再加入粘合剂并进行二次球磨，各物质的质量百分比为：铁氧体磁粉56％，PVB粘合剂5％，有机溶剂35％，分散剂1％，增塑剂2％，消泡剂1％；
(2)干法流延：
采用高精密的钢带流延机来制备下基板和上基板，针对制备的流延浆料的流变特性，调整流延机刮刀与衬底间的距离为30微米；调整钢带速度为500RPM，调整干燥过程中的烘干温度为80℃，保温时间为2分钟，可以得到干燥后的膜片，再将膜片按设计要求厚度叠压再一起，形成下基板和上基板。
(3)湿法流延：
采用一体化湿法成型生产线，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生产中间介质膜，膜厚为5微米；
(4)丝网印刷：
通过两台丝网印刷机交替印刷的方式，使导电银浆在介质膜片上形成具有指定设计形状的图案，使之形成电路或电路的组成部分，印刷后的图案与设计图案在尺寸形状上一致且具有均匀厚度，其厚度为1微米；印刷的顺序依次为：干法叠压下盖板，印刷下引出端，印刷点柱，湿法成型介质层，印刷内部线圈，印刷点柱，重复这些步骤直至完成设计内部线圈圈数，然后再印刷上引出端，干法叠压上盖板；
(5)等静压：
把巴块放入高压力的热等静压水压机，设定好工艺参数：20MPa,20分钟，水温45℃；使巴块在重压下，保证其致密性；
(6)切割：
把已经致密化的巴块，通过高精度和高速的切割机，按照图形的分切线，分切成大小一致的长方体，形成磁珠生片；
(7)排胶：
把磁珠生片放入大风量下温度均匀的烘箱里，把磁珠生片中的有机物有规律地分解排出；排胶的最高温度为350℃，时间为40小时。
(8)高温烧结：
采用二步烧结法对多层片式磁珠坯片进行烧结。
(9)倒角：
把烧结后的多层片式磁珠坯片和氧化铝球磨介按1:1的体积比例混合，在加满水，放在行星倒角机里，进行滚动研磨，转速为180RPM，时间为2小时；去除毛刺和尖锐的棱角。
(10)封端：
通过高精度的封端机，把已经倒角的磁珠芯片的两端沾上厚薄均匀、宽窄一致的外导电极银浆，并通过烘干加温到180℃把外导电极银浆进行固化；
(11)烧银：
把封端后的磁珠，放入高温烧端炉中，设定好工艺参数：最高800℃，8分钟；外导电极浆料在高温的条件下，形成包裹产品端头的银层，并与内导电极形成相熔连接，从而在产品端头形成致密的、附着力极强的金属银层，能很好地将内电极引出，以保证芯片的可靠性，其银层厚度在30um左右；
(12)表面处理：
把烧银后的磁珠，通过电化学反应的原理，在外电极上先后覆盖一层均匀的镍层和锡层。镍层的厚度为2um，其作为热阻挡层，以保证产品的抗热冲击的能力；锡层的厚度为3um，其具有良好的焊接性，以保证产品与外电路有良好的接触。
实施例2：一种叠层片式磁珠，其结构如图1所示，下基板1和上基板9采用干法流延工艺生产，中间介质膜4和7采用湿法流延工艺生产，下引出端2、上引出端8、、线圈5、印刷点3和6都是采用两台丝印机交替印刷而成。制备方法，包括如下步骤：
(1)浆料的制备：
将磁导率均匀的铁氧体粉料与有机溶剂均匀混合，同时加入分散剂、增塑剂和消泡剂，通过高能球磨使浆料混合均匀；再加入粘合剂并进行二次球磨，各物质的质量百分比为：铁氧体磁粉44％，PVB粘合剂8％，有机溶剂45％，分散剂1％，增塑剂1％，消泡剂1％；
(2)干法流延：
采用高精密的钢带流延机来制备下基板和上基板，针对制备的流延浆料的流变特性，调整流延机刮刀与衬底间的距离为60微米；调整钢带速度为800RPM，调整干燥过程中的烘干温度为100℃，保温时间为4分钟，可以得到干燥后的膜片，再将膜片按设计要求厚度叠压再一起，形成下基板和上基板。
(3)湿法流延：
采用一体化湿法成型生产线，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生产中间介质膜,膜厚为35微米；
(4)丝网印刷：
通过两台丝网印刷机交替印刷的方式，使导电银浆在介质膜片上形成具有指定设计形状的图案，使之形成电路或电路的组成部分，印刷后的图案与设计图案在尺寸形状上一致且具有均匀厚度，其厚度为3微米；印刷的顺序依次为：干法叠压下盖板，印刷下引出端，印刷点柱，湿法成型介质层，印刷内部线圈，印刷点柱，重复这些步骤直至完成设计内部线圈圈数，然后再印刷上引出端，干法叠压上盖板；
(5)等静压：
把巴块放入高压力的热等静压水压机，设定好工艺参数：40MPa，30分钟，水温55℃；使巴块在重压下，保证其致密性；
(6)切割：
把已经致密化的巴块，通过高精度和高速的切割机，按照图形的分切线，分切成大小一致的长方体，形成磁珠生片；
(7)排胶：
把磁珠生片放入大风量下温度均匀的烘箱里，把磁珠生片中的有机物有规律地分解排出；排胶的最高温度为350℃，时间为60小时。
(8)高温烧结：
采用二步烧结法对多层片式磁珠坯片进行烧结。
(9)倒角：
把烧结后的多层片式磁珠坯片和氧化铝球磨介按1:1的体积比例混合，在加满水，放在行星倒角机里，进行滚动研磨，转速为180RPM，时间为4小时；去除毛刺和尖锐的棱角。
(10)封端：
通过高精度的封端机，把已经倒角的磁珠芯片的两端沾上厚薄均匀、宽窄一致的外导电极银浆，并通过烘干加温到180℃把外导电极银浆进行固化；
(11)烧银：
把封端后的磁珠，放入高温烧端炉中，设定好工艺参数：最高820℃，10分钟；外导电极浆料在高温的条件下，形成包裹产品端头的银层，并与内导电极形成相熔连接，从而在产品端头形成致密的、附着力极强的金属银层，能很好地将内电极引出，以保证芯片的可靠性，其银层厚度在70um左右；
(12)表面处理：
把烧银后的磁珠，通过电化学反应的原理，在外电极上先后覆盖一层均匀的镍层和锡层。镍层的厚度为3um，其作为热阻挡层，以保证产品的抗热冲击的能力；锡层的厚度为5um，其具有良好的焊接性，以保证产品与外电路有良好的接触。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种叠层片式磁珠的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)浆料的制备：
将磁导率均匀的铁氧体粉料与有机溶剂均匀混合，同时加入分散剂、增塑剂和消泡剂，通过高能球磨使浆料混合均匀；再加入粘合剂并进行二次球磨，各物质的质量百分比为：铁氧体磁粉40～65％，PVB粘合剂3～8％，有机溶剂30～45％，分散剂0～2％，增塑剂0～7％，消泡剂0～2％；
(2)干法流延：
采用高精密的钢带流延机来制备下基板和上基板，针对制备的流延浆料的流变特性，调整流延机刮刀与衬底间的距离为30-60微米；调整钢带速度为500-800RPM，调整干燥过程中的烘干温度为80-100℃，保温时间为2-4分钟，可以得到干燥后的膜片，再将膜片按设计要求厚度叠压再一起，形成下基板和上基板；
(3)湿法流延：
采用一体化湿法成型生产线，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生产中间介质膜，,膜厚为5-35微米；
(4)丝网印刷：
通过两台丝网印刷机交替印刷的方式，使导电银浆在介质膜片上形成具有指定设计形状的图案，使之形成电路或电路的组成部分，印刷后的图案与设计图案在尺寸形状上一致且具有均匀厚度，其厚度为1-3微米；印刷的顺序依次为：干法叠压下盖板，印刷下引出端，印刷点柱，湿法成型介质层，印刷内部线圈，印刷点柱，重复这些步骤直至完成设计内部线圈圈数，然后再印刷上引出端，干法叠压上盖板；
(5)等静压：
把巴块放入高压力的热等静压水压机，设定好工艺参数：20MPa-40MPa,20-30分钟，水温45-55℃；(6)切割：
把已经致密化的巴块，通过高精度和高速的切割机，按照图形的分切线，分切成大小一致的长方体，形成磁珠生片；
(7)排胶：
把磁珠生片放入大风量下温度均匀的烘箱里，把磁珠生片中的有机物有规律地分解排出；排胶的最高温度为350℃，时间为40-60小时；
(8)高温烧结：
采用二步烧结法对多层片式磁珠坯片进行烧结；
(9)倒角：
把烧结后的多层片式磁珠坯片和氧化铝球磨介按1:1的体积比例混合，在加满水，放在行星倒角机里，进行滚动研磨，转速为180RPM，时间为2-4小时；去除毛刺和尖锐的棱角；
(10)封端：
通过高精度的封端机，把已经倒角的磁珠芯片的两端沾上厚薄均匀、宽窄一致的外导电极银浆，并通过烘干加温到180℃把外导电极银浆进行固化；
(11)烧银：
把封端后的磁珠，放入高温烧端炉中，设定好工艺参数：最高800-820℃，8-10分钟；外导电极浆料在高温的条件下，形成包裹产品端头的银层，并与内导电极形成相熔连接，从而在产品端头形成金属银层；
(12)表面处理：
把烧银后的磁珠，通过电化学反应的原理，在外电极上先后覆盖一层均匀的镍层和锡层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(8)所述高温烧结包括如下步骤：先让坯片在100-600℃进行缓慢升温，以排除溶剂和粘合剂，在600℃下进行保温2h，以排除有机物；待有机物排净后，对坯片进行快速升温至900℃并进行4-6小时的保温，使样品烧结成瓷，此后迅速降温至600℃保温3小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(11)所述银层厚度为30～70um。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(12)所述镍层的厚度为2-3um。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(12)所述锡层的厚度为3-6um。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为PVB粘合剂，有机溶剂为醋酸正丙酯和无水乙醇，按体积百分比80:20混合，分散剂为三油酸甘油酯，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，消泡剂为甲基硅油。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用步骤(5)等静压工艺，工艺参数为：20MPa-40MPa,20-30分钟，水温45-55℃。
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