CN1094240C - 一种气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气氛烧结贱金属内电极制备叠层片式电感的工艺。其步骤为，首先按一般的叠层片式电感被覆电极的方法制备铁氧体浆料，流延薄膜，通孔，印刷Ni电极，切割，叠层，烧结，精加工，封装。烧结时采取具有一定氧分压的气氛保护，既能避免Ni的高温氧化与扩散，又能获得具有优良磁性能的叠层片式电感。生产中不用投资大的设备，如果批量生产，将拥有明显的性能价格比优势。

Description

一种气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法
技术领域
本发明涉及一种气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法，属于电子元器件新材料、新工艺领域。
背景技术
随着表面安装技术(SMT)的日益发展，对表面安装元件(SMD)的性能要求越来越高，成本却越来越低。作为SMD元件的重要组成元件之一，片式电感的发展趋势也是如此。软磁铁氧体是制造片式电感的主要基体材料，但一般铁氧体的烧结温度比较高(超过1250℃)，而常用的廉价内电极Ag或Ag-Pd合金的熔点不超过961℃，如果用Ag或Ag-Pd合金作为叠层片式电感内电极材料，则要求铁氧体的烧结温度低于900℃，这对大多数铁氧体材料来说极其困难。
目前生产的叠层片式电感多为尖晶石NiZnCu软磁铁氧体所制，软磁铁氧体材料与低熔点内电极材料共烧过程中易导致Ag向元件基体内部扩散，致使元件性能恶化，并且尖晶石铁氧体材料的使用频率低于300MHz。磁导率大于2000的MnZn铁氧体烧结温度一般超过1350℃，可望在甚高频段300-1000MHz使用的Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)铁氧体，烧结温度在1250℃左右，由于本身结构与组成的复杂性，也一直未能实现低温烧结。而且对所有的铁氧体材料，降低烧结温度，必然要牺牲某些磁性能。一定程度上，Ag或Ag-Pd合金内电极材料的使用阻碍了高性能叠层片式电感的市场化。随着信息通讯技术的高速发展，对叠层片式电感的性能要求越来越高，人们越来越迫切地渴望实现铁氧体与廉价内电极材料Ni(熔点1470℃)较高温度共烧结，从而获得性能价格比优良的片式电感。
发明内容
本发明的目的是提出一种气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法，在适当降低了铁氧体烧结温度(1050-1200℃左右)的基础上，采用适当的烧结气氛，不仅解决了Ni向基体材料的扩散与反应，而且避免Ag或Ag-Pd合金低熔点的问题，在铁氧体材料上被覆廉价Ni电极材料，获得低成本、高性能的叠层片式电感。
本发明的气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法，由下列各步骤组成：
1.将相应铁氧体浆料流延成厚度20-30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠层，并加压压实，压力为3500-4500MPa；
5.于400-600℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1000-1200℃，于氧分压约为18000-25000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.在毛坯两端印刷一薄层Ni电极，并于700-800℃烧结；
8.在两端的Ni电极上，电镀Sn-Pb电极，即为本发明的叠层片式电感。
本发明采用普通的工艺方法，不改变常用的电感器件被覆电极的工艺流程，仅在共烧时增加常用廉价气体的气氛保护，既克服了Ni高温氧化，又成功地实现了Ni电极材料高温烧结，获得高性能电感器件。由于Ni、Ag的价格差，如果批量应用于生产，可以较大幅度地降低了电感器件的生产成本。本发明设计的工艺适用于NiZn、MnZn及Z-型系列软磁铁氧体制备的叠层片式器件，如：电感、磁珠及LC滤波器件等。
具体实施方式
实施例1
制备镍锌系(Ni0.55Zn0.40Cu0.05Fe2O4)电感：
1.将Ni0.55Zn0.40Cu0.05Fe2O4铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1050℃，于氧分压约为18000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                            表1
电感L(nH)/f(10MHz) 品质因数Q/f(10M 直流电阻(Ω)
被Ni样品 38  26  0.21
被Ag样品 23  34  0.22
被Ni后的叠层电感性能优良，各项指标见表1。与被Ag样品比较，磁性能，如初始磁导率有明显的提高，而且直流电阻变化不大。
实施例2
制备镍锌系(Ni0.50Zn0.45Cu0.05Fe2O4)电感：
1.将Ni0.50Zn0.45Cu0.05Fe2O4铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1050℃，于氧分压约为18000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                             表2
电感L(nH)/f(10MHz) 品质因数Q/f(10M 直流电阻(Ω)
被Ni样品 40  23  0.27
被Ag样品 28  36  0.24
被Ni后的叠层电感性能优良，各项指标见表2。与被Ag样品比较，磁性能，如初始磁导率有明显的提高，而且直流电阻变化不大。
实施例3
制备锰锌系(Mn0.70ZnO0.30Fe2O4)电感：
1.将Mn0.70ZnO0.30Fe2O4铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1150℃，于氧分压约为25000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                                      表3
电感L(nH)/f(0.5M 品质因数Q/f(0.5M 直流电阻(Ω)
被Ni样品 689  24  0.26
被Ag样品 454  33  0.23
被Ni后的叠层电感性能各项指标见表3。与被Ag样品比较，磁性能，如初始磁导率有明显的提高，直流电阻变化不大。
实施例4
制备锰锌系(Mn0.65ZnO0.35Fe2O4)电感：
1.将Mn0.65ZnO0.35Fe2O4铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1150℃，于氧分压约为25000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                                表4
电感L(nH)/f(0.5M 品质因数Q/f(0.5 直流电阻(Ω)
被Ni样品 824  31  0.24
被Ag样品 604  38  0.25
被Ni后的叠层电感性能各项指标见表4。与被Ag样品比较，磁性能，如初始磁导率有明显的提高，对不同的电极材料，直流电阻虽然有所减小，但变化不大。
实施例5
制备平面六角铁氧体系(Ba3Co1.8Cu0.2Fe24O41)电感：
1.将Ba3Co1.8Cu0.2Fe24O41铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1150℃，于氧分压约为22000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                                表5
电感L(nH)/f(600 品质因数Q/f(600 直流电阻(Ω)
被Ni样品 28  83  0.23
被Ag样品 16  154  0.26
被Ni后的叠层电感性能优良，各项指标见表5。与被Ag样品比较，磁性能，如磁导率有明显的提高，尤其在甚高频段性能没有大的变化，对不同的电极材料，直流电阻虽然有所减小，但变化不大。实施例6制备平面六角铁氧体系(Ba3Co1.6Cu0.4Fe24O41)电感：
1.将Ba3Co1.6Cu0.4Fe24O41铁氧体浆料流延成厚度约30μm的薄膜；
2.在设定位置用机械方法打通孔；
3.交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
4.将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠10层，并加压4000MPa压实；
5.于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
6.排胶后的电感毛坯在1100℃，于氧分压约为22000ppm的气氛中烧结半小时左右；
7.再次印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结10分钟；
8.电镀Sn-Pb电极；
9.样品封装与测试。
                              表6
电感L(nH)/f(600 品质因数Q/f(600 直流电阻(Ω)
被Ni样品 24  98  0.21
被Ag样品 15  174  0.23
被Ni后的叠层电感性能优良，各项指标见表5。与被Ag样品比较，磁性能，如磁导率有明显的提高，尤其在甚高频段性能没有大的变化，对不同的电极材料，直流电阻虽然有所减小，但变化不大。

Claims (1)

1、一种气氛烧结贱金属内导体制备叠层片式电感的方法，其特征在于，本方法由下列各步骤组成：
(1)将相应铁氧体浆料流延成厚度30μm的薄膜；
(2)在设定位置用机械方法打通孔；
(3)交叠印刷3/4周Ni电极到上述制备好的铁氧体薄膜上；
(4)将印刷好Ni电极的薄膜精确对位，叠层，并加压压实，压力为4000MPa；
(5)于500℃排胶，然后切割成规定规格的电感毛坯；
(6)排胶后的电感毛坯在1000-1200℃，于氧分压约为18000-25000ppm的气氛中烧结半小时左右；
(7)在毛坯两端印刷一薄层Ni电极，并于700℃烧结；
(8)在两端的Ni电极上，电镀Sn-Pb电极，即为叠层片式电感。
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