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疊層電感元件之材料

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,疊層電感(MLCI,Multilayer ceramic Inductance)和疊層瓷珠(MLCB,Multilayer Ceramic Bead)以及疊層片式LC組合元件已經(jīng)成為最重要的片式電子元件之一。

傳統(tǒng)電感元件結(jié)構(gòu)的核心是導(dǎo)線繞組為線圈,從而獲得所需電感量及其他參數(shù)指標。小型化和抗電磁干擾性能無法進一步改聾,采用獨石化不僅能減小體積,而且還具有很好的磁屏蔽MLCI和MICB具有小體積、高可靠磁屏蔽以及適用于高密度自動裝配等特點,應(yīng)用于具計

算機、錄像機、電視機、攝像機、汽車電子、傳真機、數(shù)字式移動通信等領(lǐng)域的電磁或射頻干擾抑制。

1. 疊層電感材料

制造MLCI和MLCB的關(guān)鍵技術(shù)之一就是制備高性能低溫?zé)Y(jié)(約900℃)鐵氧體磁粉,這些磁粉應(yīng)當具備以下特性:

①能夠低溫?zé)Y(jié):在900℃左右燒結(jié)時,即可獲得致密的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良電磁性能。

②能與Ag(Pd-Ag)漿共燒:在900℃左右與Ag漿共燒時,不與Ag發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不出現(xiàn)Ag離子遷移現(xiàn)象。

③滿足流延及印刷工藝要求:磁粉的顆粒度分布、形貌、表面特性等適合流延或印刷工藝要求。

④滿足三層鍍工藝要求:用磁粉制成MLCI和MLCB后,其表面特性能適應(yīng)端電極三層鍍的工藝要求。

適合于MLCI和MLCB的軟磁鐵氧體是尖晶石晶系NiZn(Fe2O3、NiO、ZnO)系列,平面六角晶系Co2Zn(Fe2O3、BaCO3、Co3O4)系列。

(1)材料的制備方法

制備高性能低溫?zé)Y(jié)(約900℃)鐵氧體磁粉的方法主要有固相反應(yīng)法和軟化學(xué)(Soft Chemistry)法。

①固相反應(yīng)法

一般的NiZn鐵氧體的燒結(jié)溫度約1200℃,為了將其降低到900℃上下,采取兩個步驟:

第一步,首先在組成中用相當數(shù)量的Cu2+置換Ni+/Zn2+,并選擇缺鐵配方。在工藝上盡量加磁粉的比表面積,從而將燒結(jié)溫度降低到1050℃附近。第二步,加入助熔劑或低熔點玻璃相,進一步把燒結(jié)溫度降低到900℃以下,從而制備了低溫?zé)Y(jié)NiCuZn鐵氧體磁粉。然而NiCuZn鐵氧體在500MHz時性能就變得很差,六角晶系Co2Zn系列高頻性能好。一般的六角晶系鐵氧體燒結(jié)溫度為1200~1300℃,必須將其降低到900℃上下。如:先配制用NiO、MnO、ZnO及MgO置換部分Co3O4的燒塊,球磨粉碎。再按原材料Fe2O3、BaCO3、Co3O4(燒塊)摩爾比為3:2:12配制,用球磨方式混料16h,在空氣中950~1300℃預(yù)燒2h。再用球磨粉碎,在這次球磨過程中加入質(zhì)量分數(shù)為1%~5%的硼硅玻璃、CuO和/或Bi2O3作為助熔劑。粉體的比表面積為10㎡/g,把燒結(jié)溫度降低到930℃。

②軟化學(xué)法

軟化學(xué)法是指中低溫或溶液中通過一般化學(xué)反應(yīng)制備材料的方法。該方法能使起始反應(yīng)物在分子尺寸上均勻混合,經(jīng)過生成前騷物或中間體,最后生成具有指定組成、結(jié)構(gòu)和形貌的材料。它產(chǎn)生了一系列新型的材料制備技術(shù)。主要包括;溶膠-凝膠過程、插入反應(yīng)、離子交換過程、水熱法、助熔劑法、初產(chǎn)物法及一些電化學(xué)過程等。

化學(xué)法制備NiCuZn鐵氧體粉料,其顆粒分布相當集中,絕大部分顆粒集中在30~50nm之間,在不添加任何助熔劑的條件下,在900℃以下的溫度燒結(jié)就能得到微觀結(jié)構(gòu)致密、晶粒均勻、無異相的尖晶石相。

軟化學(xué)法制備六角晶系Co2Zn系列鐵氧體粉料,在壓制成生坯后,于900℃空氣中燒結(jié),即可獲得晶粒均勻致密的微觀結(jié)構(gòu),沒有出現(xiàn)巨晶。


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