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叠层电感元件之材料

随着信息产业的飞速发展,叠层电感(MLCI,Multilayer ceramic Inductance)和叠层瓷珠(MLCB,Multilayer Ceramic Bead)以及叠层片式LC组合元件已经成为最重要的片式电子元件之一。

传统电感元件结构的核心是导线绕组为线圈,从而获得所需电感量及其他参数指标。小型化和抗电磁干扰性能无法进一步改聋,采用独石化不仅能减小体积,而且还具有很好的磁屏蔽MLCI和MICB具有小体积、高可靠磁屏蔽以及适用于高密度自动装配等特点,应用于具计

算机、录像机、电视机、摄像机、汽车电子、传真机、数字式移动通信等领域的电磁或射频干扰抑制。

1. 叠层电感材料

制造MLCI和MLCB的关键技术之一就是制备高性能低温烧结(约900℃)铁氧体磁粉,这些磁粉应当具备以下特性:

①能够低温烧结:在900℃左右烧结时,即可获得致密的微观结构和优良电磁性能。

②能与Ag(Pd-Ag)浆共烧:在900℃左右与Ag浆共烧时,不与Ag发生化学反应,不出现Ag离子迁移现象。

③满足流延及印刷工艺要求:磁粉的颗粒度分布、形貌、表面特性等适合流延或印刷工艺要求。

④满足三层镀工艺要求:用磁粉制成MLCI和MLCB后,其表面特性能适应端电极三层镀的工艺要求。

适合于MLCI和MLCB的软磁铁氧体是尖晶石晶系NiZn(Fe2O3、NiO、ZnO)系列,平面六角晶系Co2Zn(Fe2O3、BaCO3、Co3O4)系列。

(1)材料的制备方法

制备高性能低温烧结(约900℃)铁氧体磁粉的方法主要有固相反应法和软化学(Soft Chemistry)法。

①固相反应法

一般的NiZn铁氧体的烧结温度约1200℃,为了将其降低到900℃上下,采取两个步骤:

第一步,首先在组成中用相当数量的Cu2+置换Ni+/Zn2+,并选择缺铁配方。在工艺上尽量加磁粉的比表面积,从而将烧结温度降低到1050℃附近。第二步,加入助熔剂或低熔点玻璃相,进一步把烧结温度降低到900℃以下,从而制备了低温烧结NiCuZn铁氧体磁粉。然而NiCuZn铁氧体在500MHz时性能就变得很差,六角晶系Co2Zn系列高频性能好。一般的六角晶系铁氧体烧结温度为1200~1300℃,必须将其降低到900℃上下。如:先配制用NiO、MnO、ZnO及MgO置换部分Co3O4的烧块,球磨粉碎。再按原材料Fe2O3、BaCO3、Co3O4(烧块)摩尔比为3:2:12配制,用球磨方式混料16h,在空气中950~1300℃预烧2h。再用球磨粉碎,在这次球磨过程中加入质量分数为1%~5%的硼硅玻璃、CuO和/或Bi2O3作为助熔剂。粉体的比表面积为10㎡/g,把烧结温度降低到930℃。

②软化学法

软化学法是指中低温或溶液中通过一般化学反应制备材料的方法。该方法能使起始反应物在分子尺寸上均匀混合,经过生成前骚物或中间体,最后生成具有指定组成、结构和形貌的材料。它产生了一系列新型的材料制备技术。主要包括;溶胶-凝胶过程、插入反应、离子交换过程、水热法、助熔剂法、初产物法及一些电化学过程等。

化学法制备NiCuZn铁氧体粉料,其颗粒分布相当集中,绝大部分颗粒集中在30~50nm之间,在不添加任何助熔剂的条件下,在900℃以下的温度烧结就能得到微观结构致密、晶粒均匀、无异相的尖晶石相。

软化学法制备六角晶系Co2Zn系列铁氧体粉料,在压制成生坯后,于900℃空气中烧结,即可获得晶粒均匀致密的微观结构,没有出现巨晶。



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