CN112441822B - 一种5g用陶瓷电感及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G用陶瓷电感及其制备工艺，将按重量份计的氧化铝瓷粉和玻璃相粉料混合，然后加入粘结剂和其他助剂，经喷雾造粒制成粉料，将粉料干压成型制成U型坯体，将坯体烧结，得到U型陶瓷体；在U型陶瓷体的两个端面上浸印银钯浆料或钼锰浆料作为金属化层浆料,然后烧结，形成两电极；在电极表面依次镀镍与锡，在U型陶瓷体上绕线或焊接导线，制成陶瓷电感。本发明得到的陶瓷体强度高,抗震能力强,同时与金属化层结合强度高，可以代替5G通讯电路模块板上的部分磁蕊电感产品，避免信号干扰，提升5G信号强度。

Description

一种5G用陶瓷电感及其制备工艺
技术领域
本发明属于陶瓷电感元件领域，尤其涉及一种5G用陶瓷电感及其制备工艺。
背景技术
随着5G的发展以及小型化、微型化的发展趋势，对通讯类用的电感需求很大，现国内市场上大部份采用的是铁氧体为磁蕊的电感产品，相同面积内的铁氧体电感数量过密，相互干扰，影响5G信号。现有技术中，有采用氧化铝陶瓷替代铁氧体制成陶瓷电感，但陶瓷体强度、抗震能力以及陶瓷体与金属化层结合强度不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种5G用高频陶瓷电感及其制备工艺，以提升陶瓷体强度、抗震能力以及陶瓷体与金属化层结合强度。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种5G用陶瓷电感的制备工艺，包括下述的步骤：
(1)将按重量份计的氧化铝瓷粉95份和玻璃相粉料4～8份混合，然后加入粘结剂和其他助剂，经喷雾造粒制成粉料，将粉料干压成型制成U型坯体，将坯体在1550～1650℃的温度下烧结，得到U型陶瓷体；
(2)在U型陶瓷体的两个端面上浸印银钯浆料或钼锰浆料作为金属化层浆料,然后烧结，形成两电极；所述银钯浆料中钯占银钯总质量的5-20wt％；如果浸印银钯浆料，在有氧气氛下烧结，烧结温度为550～850℃；如果浸印钼锰浆料，烧结温度为1300～1550℃；
(3)在电极表面依次镀镍与锡，在U型陶瓷体上绕线或焊接导线，制成陶瓷电感。
进一步的，所述玻璃相粉料包括二氧化硅1～2份、氧化钙1～2份、氧化铝1～2份和氧化锆1～2份。
进一步的，所述助剂包括按混和粉末总重量比加入的PVA粘结剂0.5-2％、分散剂0-1％、消泡剂0-0.5％和润滑剂0-1％。
进一步的，所述粉料松装比1.0-1.2g/m3,水含量<0.5％，颗粒90％以上在60目-250目。
进一步的，所述干压成型压力为3T-6T。
进一步的，所述步骤(1)烧结保温30-120分钟。
进一步的，所述步骤(2)如果浸印银钯浆料，烧结保温10～120分钟；如果浸印银钯浆料，烧结保温30～120分钟。
进一步的，所述步骤(3)镍层厚度2-6微米，锡层厚度3-8微米。
本发明提供的5G用陶瓷电感，采用上述的工艺制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1，利用干压成型技术,成型为小尺寸陶瓷体,如小尺寸0402型号的陶瓷体,因均是氧化物，无金属材料，在室温和1MHz的条件下，其介电常数在8～10C2/(N·M2)，陶瓷体无磁性，避免信号干扰。
2，采用1550～1650℃高温烧结,有利于陶瓷体的致密，得到密度3.7g/cm3以上的陶瓷体，提升陶瓷强度，其抗折强度>280MPa。
3，电极采用含钯的银浆或钼锰浆料进行金属化，尤其是含钯的银浆，加强了金属层与陶瓷体的结合强度,也就提升了引钱的焊接强度,焊接强度超过120MPa，提高了元件的抗震能力、导电能力。
4，本发明可以代替5G通讯电路模块板上的部分磁蕊电感产品，避免信号干扰，提升5G信号强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个具体实施例的产品示意图；
其中：1、陶瓷体；2、金属化区。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明采用含量约为95％的氧化铝瓷粉加玻璃相混和料，配一定比例的润滑剂、消泡剂、分散剂、粘结剂搅拌均匀，经喷雾造粒和干压成型，制备成小尺寸的陶瓷载体，在其凸出的两端口印刷银钯浆或钼锰金属化，然后烧结成电极，再表面镀镍、镀锡，在陶瓷体上绕线形成5G用高频陶瓷电感。
本发明一个具体实施方式的5G用陶瓷电感的制备工艺，包括下述的步骤：
(1)造料：将按重量份计的经研磨的氧化铝瓷粉(煅烧过的氧化铝)95份，以及由二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化锆等混和的玻璃相粉料4～8份，经搅拌均匀成混和粉末，按混和粉末总重量比加入PVA粘结剂0.5-2％、分散剂碳酸钠0-1％、消泡剂硅油0-0.5％、润滑剂油酸0-1％，经喷雾造粒工艺造粒成松装比1.0-1.2g/m3,水含量<0.5％的球形粉体,颗粒90％以上在60目-250目。
(2)干压成型：用干压机将粉料干压成型，制成坯体，优选压力为3T-6T。
(3)烧结：将坯体按一定重量限定,避免承压变形，装入承烧坯内,在1550～1650℃的温度下,保温30-120分钟，烧结成型，得到如图1所示的0402型号的U型陶瓷体。该陶瓷具有高频特性、良好的电性能、低阻抗、大电流、高Q值和高SRF。烧结温度较高，使陶瓷致密,强度高,有利于后续金属化结合强度。
(4)印刷电极：如图1，以浸印方式在U型陶瓷体1凸出的两个端面(金属化区2)上浸印金属化层浆料(如银钯浆、钼锰浆料),金属化面积小，厚度20-40微米。
(5)烧结：如果浸印银钯浆(钯占银钯总质量的5-20wt％)，在空气炉中,按550～850℃,保温10～120分钟；如果浸印钼锰浆在气氛炉(如氨分解气体保护),烧结温度1300～1550℃，保温30～120分钟，形成两电极。银钯浆料是在有氧气氛下烧结,主要是利用银钯高温高熔产生的银钯合金,渗透陶瓷表面形成高强度、防腐蚀的金属层,有利于后续电镀及焊接引线。如果采用一般银浆，真空镀膜做电极，其金属化结合强度低。钼锰浆料是要氧化还原气氛,先氧化,有利于金属层氧化物共熔,产生的玻璃,同时高温1300℃以上，有利于陶瓷与金属化玻璃相的相互渗透，加大金属化与陶瓷的结合强度。
(6)电镀：采用滚电镀方式在电极表面依次镀镍与锡，镍层厚度2-6微米，锡层厚度3-8微米。镀镍防氧化,加固金属化层,锡有利于焊接。
(7)在U型陶瓷体1上绕线或焊接导线，形成陶瓷电感。
实施例1
本实施例的5G用陶瓷电感的制备工艺，包括下述的步骤：
(1)造料：将按重量份计的经研磨的氧化铝瓷粉(煅烧过的氧化铝)95份，以及由二氧化硅1.5份、氧化钙1份、氧化铝1份、氧化锆1份等混和的玻璃相粉料，经搅拌均匀成混和粉末，按混和粉末总重量比加入PVA粘结剂1％、分散剂碳酸钠1％、消泡剂硅油0.5％、润滑剂油酸1％，经喷雾造粒工艺造粒成松装比1.1g/m3,水含量<0.5％的球形粉体,颗粒90％以上在60目-250目。
(2)干压成型：用干压机将粉料干压成型，制成坯体，压力为4T。
(3)烧结：将坯体装入承烧坯内,在1600℃的温度下,保温50分钟，烧结成型，得到如图1所示的0402型号的U型陶瓷体，密度3.9g/cm3，抗折强度295MPa。
(4)印刷电极：如图1，以浸印方式在U型陶瓷体1凸出的两个端面(金属化区2)上浸印金属化层浆料(银钯浆，钯占银钯总质量的10wt％),金属化面积小，厚度35微米。
(5)烧结：在空气炉中,按600℃,保温50分钟，形成两电极。
(6)电镀：采用滚电镀方式在电极表面依次镀镍与锡，镍层厚度5微米，锡层厚度5微米。焊接引线后焊接强度达到135MPa。
(7)在U型陶瓷体1上绕线或焊接导线，形成陶瓷电感。
实施例2
本实施例的5G用陶瓷电感的制备工艺，包括下述的步骤：
(1)造料：将按重量份计的经研磨的氧化铝瓷粉(煅烧过的氧化铝)95份，以及由二氧化硅2份、氧化钙1份、氧化铝1份、氧化锆1份等混和的玻璃相粉料，经搅拌均匀成混和粉末，按混和粉末总重量比加入PVA粘结剂2％、分散剂碳酸钠1％、消泡剂硅油0.5％、润滑剂油酸1％，经喷雾造粒工艺造粒成松装比1.2g/m3,水含量<0.5％的球形粉体,颗粒90％以上在60目-250目。
(2)干压成型：用干压机将粉料干压成型，制成坯体，压力为6T。
(3)烧结：将坯体装入承烧坯内,在1650℃的温度下,保温100分钟，烧结成型，得到如图1所示的0402型号的U型陶瓷体，密度3.8g/cm3，抗折强度286MPa。
(4)印刷电极：如图1，以浸印方式在U型陶瓷体1凸出的两个端面(金属化区2)上浸印金属化层浆料(钼锰浆料),金属化面积小，厚度20微米。
(5)烧结：在气氛炉(氨分解气体保护),烧结温度1400℃，保温60分钟，形成两电极。
(6)电镀：采用滚电镀方式在电极表面依次镀镍与锡，镍层厚度2微米，锡层厚度3微米。焊接引线后焊接强度达到120MPa。
(7)在U型陶瓷体1上绕线或焊接导线，形成陶瓷电感。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括下述的步骤：
(1)将按重量份计的氧化铝瓷粉95份和玻璃相粉料4～8份混合，然后加入粘结剂和其他助剂，经喷雾造粒制成粉料，将粉料干压成型制成U型坯体，将坯体在1550～1650℃的温度下烧结，得到U型陶瓷体；
所述玻璃相粉料包括二氧化硅1～2份、氧化钙1～2份、氧化铝1～2份和氧化锆1～2份；
所述粉料松装比1.0-1.2g/m3,水含量<0.5％，颗粒90％以上在60目-250目；
(2)在U型陶瓷体的两个端面上浸印银钯浆料作为金属化层浆料,然后烧结，形成两电极；所述银钯浆料中钯占银钯总质量的5-20wt％；浸印银钯浆料，在有氧气氛下烧结，烧结温度为550～850℃；
(3)在电极表面依次镀镍与锡，在U型陶瓷体上绕线或焊接导线，制成陶瓷电感。
2.根据权利要求1所述的5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述助剂包括按混和粉末总重量比加入的PVA粘结剂0.5-2％、分散剂0-1％、消泡剂0-0.5％和润滑剂0-1％。
3.根据权利要求1～2任一项所述的5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述干压成型压力为3T-6T。
4.根据权利要求1～2任一项所述的5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)烧结保温30-120分钟。
5.根据权利要求1～2任一项所述的5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)浸印银钯浆料，烧结保温10～120分钟。
6.根据权利要求1～2任一项所述的5G用陶瓷电感的制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)镍层的厚度2-6微米，锡层的厚度3-8微米。
7.一种5G用陶瓷电感，其特征在于，其采用权利要求1～6任一项所述的工艺制备而成。
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