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随着电子信息技术的发展,电子元器件向着小型化、微型化方向飞速发展。相比于绕线电感,多层片式电感体积小适合于表面贴装,并且其独石结构对周边元件电磁干扰小,采用低温共烧铁氧体即LTCF技术可以实现大规模自动化生产。所以,多层片式电感目前已成为电感研究开发的主流。多层片式电感的关键技术是制备出可以实现低温烧结的铁氧体及其生磁带。本文以低温烧结NiCuZn铁氧体粉料及生磁带为研究对象。研究低温烧结的NiCuZn铁氧体主料组成,重点研究了主料组成中CuO取代NiO量对低温烧结NiCuZn铁氧体电磁性能和微观结构的影响。结果表明:随着CuO含量的提高,低共熔物形成液相加速了传质过程,可以有效降低烧结温度,材料烧结体密度明显提高并具有优良电磁性能。当CuO含量为10.2mol%时,铁氧体晶粒大小均匀,同时具有优良电磁性能。但是CuO含量继续提高,容易引起晶粒异常长大,晶粒间孔隙率提高,材料磁性能恶化。系列实验表明:适合NiCuZn铁氧体低温烧结的主料组成优化为(Ni0.3Cu0.2Zn0.5O)(Fe2O3)。主要研究内容包括: ⑴研究了预烧温度、二次球磨时间等制备工艺参数对NiCuZn铁氧体烧结特性、微观结构和电磁性能的影响。研究表明:当预烧温度达到800℃时,样品可以实现低温烧结同时兼有优良电磁性能,继续升高烧结温度,粉料活性降低,样品密度从、磁导率和品质因数减小。二次球磨时间为12h时,粉料粒径在且分布均匀。超过12h,球磨效果不明显,同时也会引入过多的铁元素和杂质导致与设计的主料组成偏离偏离,对磁导率和品质因数都有不良的影响;因此优化工艺参数为:预烧温度800℃,二次球磨时间12h。 ⑵探讨了单独掺杂Bi2O3以及复合掺杂Bi2O3-MoO3、Bi2O3-MoO3-CaO对材料结构和性能的影响。结果表明:添加适量Bi2O3,烧结过程中熔融形成液相烧结,加速铁氧体致密化,样品晶粒大小均匀,气孔率低。但是过量掺杂后晶粒出现了不连续生长,晶粒尺寸均匀性下降,气孔率增加。掺入高价Mo6+为满足电价平衡会产生离子空位,加速扩散传质,促使晶粒生长及致密化。掺杂CaO后在晶界形成高阻层,提高了材料电阻率,同时CaO可以抑制晶粒生长,细化晶粒,材料涡流损耗降低,品质因数提高。但是晶界过厚会阻碍畴壁的移动,导致磁导率下降。从获得高磁导率、高品质因数的角度考虑,Bi2O3-MoO3-CaO复合掺杂时,适宜的掺杂量为0.4wt%Bi2O3+0.1 wt%MoO3+0.4wt%CaO。在885℃低温烧结的NiCuZn铁氧体磁导率为354、品质因数121、电阻率5.6×1011Ω·cm、居里温度160℃。 ⑶用所研制的低温烧结NiCuZn铁氧体粉体制备流延生磁带并用其试制多层片式电感。研究发现:选用蓖麻油作为流延浆料中的分散剂,分散剂含量为2wt%固含量为62wt%时,制得生磁带表面光洁无缺陷,颗粒分布均匀。885℃烧结的多层片式电感形状完整,没有翘曲变形现象,表面Ag线明亮清晰,无断线和脱落。Ag内电极间相互平行,没有和铁氧体发生相互渗透,表明自制低温共烧NiCuZn铁氧体与Ag内电极实现匹配共烧。自制生磁带和美国ESL40011型号产品相同工艺制得的片式电感性能相近,基本可以满足实际应用要求。