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叠层片式电感器(MLCI)高磁导率材料.pdf

2005-03-21 10:28:48 来源:《国际电子变压器》2005年3月刊

1引言
随着电子信息产业的飞速发展,电子设备不断向小型化、轻量化、高性能方向发展,片式电子元件得到了大量的开发和应用。片式化已成今后电子元件发展的主流方向。片式电感器作为电子线路中重要的无源元件之一,目前全球片式电感器年需求量已达250亿只以上,且每年以近30%的比率高速增长。其中70%左右是叠层片式电感器。在数量增长的同时,叠层片式电感器的性能也在不断地提高。高感量,高品质因数的片式电感则作为一种新型高性能、需求量较大的产品,广泛应用于各种高要求的电气场合中。制作高性能的叠层片式电感器必须要有高性能的专用磁性材料。研究这种高性能的材料显得很重要。
2实验方法
用化学纯Fe2O3、NiO4、ZnO,CuO作原料,准确称量后在球磨机中湿式球磨16h,在空气中960℃预烧3h。二次配料时在预烧粉中时加入所定量的Bi203,x(Fe2+的化合物)再次进行湿式球磨得到铁氧体料粉。后将此粉进行烘干粉碎,并在已烘好的粉中加入0.8wt%的PVA作粘结剂造粒,后用1t/cm2的压力压制成Ф25×Ф15×7.5的环。将生坯在精确控制温度的空气氛中900℃烧结。保温时间为3小时,在HP电桥下测此样品的磁导率,FR及高频Q表下测得材料的品质因数,结合高低温仪测量样品的温度系数及居里温度。在样品端面涂敷Ag电极,用万用表测样品的直流电阻。
具体工艺流程:原材料(Fe2O3、NiO、ZnO,CuO)→一次配料→球磨混合→烘干粉碎→预烧→二次配料→球磨混合→烘干粉碎→造粒→压制→烧成→测试。
3实验结果和讨论
为了研究这种高性能的材料需要解决如下几个难点:
3.1 提高材料的磁导率
3.2 解决材料的烧温
 解决材料的烧温为900±15℃,因为片式电感器的烧成温度为880±15℃,因此该材料的烧成温度为900±15℃。为了降低材料的烧成温度,需加入一些低熔点的氧化物,如氧化铋,氧化钒,氧化铜,但引入这些,会导致材料的磁导率下降。
3.3 提高材料品质因数 
为了解决上述问题,本实验先通过采用合理的配方(Fe  Ni  zn  cu),从而使其材料的初始磁导率尽可能高。通过确定其材料的配方,选取高纯度的原材料如氧化铁,氧化镍,氧化锌进行实验,后通过引入一些掺杂氧化物如氧化铜,氧化铋,氧化钒进行降低烧温,并进行细化其材料的晶粒,烧结后的瓷体结构致密,晶粒尺寸小而均匀。并为进一步提高材料的磁导率,引入一种新的掺杂(Fe2+的化合物)X,通过引入X 后,使其材料的磁导率大大提高(800-1000),大大提高材料的性能,并可降低材料的烧温,为实现大感量的片式电感器提供良好的材料。在第二次配料中,引入X的量分别为0.1%,0.5%,0.75%,1%时的电性能如表2: 
从表2可以看出,可以研发出高磁导率(μi1000)的片感材料,且该材料重现性较好。目前,该材料已批量稳定生产,除了供应风华集团内部英达公司,另外,出口到某台湾片感公司,受到台湾公司的好评,其中,该材料在英达公司及某台湾公司的生产规格为321611片感,结果如表3:
从表3可以看出,用该材料可以生产出较高性能的片感产品,其产品的品质因数大大提高及减少产品的直流电阻;并且使丝印刷的圈数大大减少,大大节约银浆的生产成本,减少丝印的层数,减少因开裂、丝印移位所造成的不良品,大大提高产品的合格率。取得较明显的经济效益。
4结论
(1)x的添加(0-0.75wt%),可使材料的磁导率提高。
(2)X的添加(0-0.75wt%),可增加材料的品质因数。
(3)添加0.75wt%的X时,其材料的磁导率最高,可达到1000,并且这时的品质因数最好,这时产品的性能达到最好,产品可达到日本的同类产品水平。
从上述可以看出,片感材料用高磁导率μi1000材料的开发和应用取得了长足进步,解决了高感量高品质因数的MLCI用关键材料受制于人的被动局面,研发出具有自主知识产权的产品,填补国内的材料空白,推动了叠层型片式电感器的发展和其它相关行业的发展,取得了明显的经济效益和社会效益,为信息产业的飞速发展奠定了基础。但从整体水平来说,我国的MLCI产品与美、日等国相比仍有较大的差距,加上信息产业和其它周边行业产品的日新月异,又不断给MLCI用材料提出新的要求。

参考文献
[1]《电子元件与材料》杂志 电子元件与材料编辑部编制
[2]《磁性材料及器件》杂志 磁性材料及器件编辑部编制

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