本发明涉及一种叠层片式陶瓷元件制作方法。
背景技术：
：叠层片式陶瓷电感的低损高Q值已经成为器件发展的重要趋势之一，而内电极的电阻率为器件低损高Q值的重要影响因素，同时出于降低产品设计成本的考虑，就不得不解决陶瓷材料同内电极共烧后：产品中内电极的电阻率相对于氧化铝板上的电阻率(约0.020mΩ.mm)偏高20％以上的技术问题。对于印刷烧结型内电极浆料其电阻率的评估是将银浆印刷在氧化铝板上进行的，电极的烧结处于相对自由的状态下进行，烧结后银电极的电阻率较低，一般情况下可以达到约0.020mΩ.mm，而叠层片式陶瓷电感产品在烧结过程中，内电极处于陶瓷材料的氛围中进行烧结的，在烧结的过程中存在一定的阻力阻碍银电极的烧结，从而导致烧结后内电极电阻率较氧化铝板上偏高20％左右。技术实现要素：本发明的主要目的在于克服现有叠层片式陶瓷元件的内部电极电阻率偏高、损耗即Q值偏低、陶瓷元件设计成本偏高等不足，提供一种叠层片式陶瓷元件制作方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种叠层片式陶瓷元件制作方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷粉体置于400-600℃的温度下热处理60-120min；S2、将由步骤S1处理得到的陶瓷粉体形成的磁性层与由银浆形成的内电极层层叠后进行整体烧结，制成所述叠层片式陶瓷元件。进一步地：所述陶瓷粉体是低介电常数ε<5的硼硅体系玻璃粉。步骤S1之前，用500目筛网对陶瓷粉体进行过筛处理，得到所述陶瓷材料。所述银浆固含量为80-95wt％。步骤S1中，所述陶瓷材料在空气气氛下进行所述热处理。步骤S2包括：将陶瓷粉体与加入粘合剂的有机溶剂共磨混料，制备浆料，使用该浆料成型生坯片；在所得生坯片上印刷形成Ag内导体图形，以便在叠层时形成线圈状结构；将形成该线圈状电极图形的多个生坯片堆叠起来；用未形成电极图形的生坯片作为外层部夹持该叠层体，对整体压制；对得的生坯片叠层体在800-900度空气气氛中保温烧结，得到内置Ag线圈状电极的烧结体；对该烧结体进行研磨，在烧结体的两端面露出内电极，在该端面涂覆烧结Ag外电极。所述叠层片式陶瓷元件为叠层片式陶瓷电感器。一种叠层片式陶瓷元件，是使用所述的制作方法制成的叠层片式陶瓷元件。发明人研究发现，银电极的电阻率受到晶粒电阻率，晶界电阻率和晶粒晶界的比例的影响，对于叠层片式陶瓷电感产品在烧结过程中，陶瓷材料中的挥发份和表面改性的物质对内部银电极的烧结起到一定的阻碍作用，一方面在高温下迁移到银晶粒或晶界处，从而阻碍内部银电极的导电能力提高电阻率，另外一方面阻碍银晶粒之间相互熔融长大，使得晶界所占的比重较大，由于晶界处缺陷较多导电性较差，从而阻碍内部银电极电阻率的进一步降低。本发明通过热处理的工艺排除陶瓷材料中存在的影响银内电极烧结致密化的挥发份和表面改性的物质，该热处理可以解决产品中内电极的电阻率相对于氧化铝板上的电阻率(约0.020mΩ.mm)偏高20％以上的技术问题，同时满足叠层片式陶瓷元件低损高Q值，降低器件设计成本。与现有的陶瓷材料制备技术相比，本发明主要具有如下优点：①采用热处理法制备的陶瓷材料制作的片式元件，可以有效解决产品内电极烧结后电阻率偏高的技术问题，同时提高了片式元件的电性能尤其产品Q值，降低了片式元件的设计成本；②采用热处理法排除陶瓷材料中的挥发份和表面改性的物质，该工艺设备简单，操作简便，便于批量生产。③采用热处理后的陶瓷材料制作的片式元件降低了电极电阻率，从而扩大了设计同规格的叠层片式陶瓷元件的工艺窗口。同时，本发明的陶瓷材料与Ag导体层层叠，通过在磁性体内部形成Ag内导体，获得可以在800-900度的温度空气气氛中进行一体化烧结的叠层片式陶瓷电感器。附图说明图1是根据本发明实施例的具有线圈状内电极的叠层片式陶瓷电感器的透视图。具体实施方式以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。在一种实施例中，一种叠层片式陶瓷元件制作方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷粉体置于400-600℃的温度下热处理60-120min；S2、将由步骤S1处理得到的陶瓷粉体形成的磁性层与由银浆形成的内电极层层叠后进行整体烧结，制成所述叠层片式陶瓷元件。进一步地：所述陶瓷粉体是低介电常数ε<5的硼硅体系玻璃粉。步骤S1之前，用500目筛网对陶瓷粉体进行过筛处理，得到所述陶瓷材料。所述银浆固含量为80-95wt％。步骤S1中，所述陶瓷材料在空气气氛下进行所述热处理。步骤S2包括：将陶瓷粉体与加入粘合剂的有机溶剂共磨混料，制备浆料，使用该浆料成型生坯片；在所得生坯片上印刷形成Ag内导体图形，以便在叠层时形成线圈状结构；将形成该线圈状电极图形的多个生坯片堆叠起来；用未形成电极图形的生坯片作为外层部夹持该叠层体，对整体压制；对得的生坯片叠层体在800-900度空气气氛中保温烧结，得到内置Ag线圈状电极的烧结体；对该烧结体进行研磨，在烧结体的两端面露出内电极，在该端面涂覆烧结Ag外电极。所述叠层片式陶瓷元件为叠层片式陶瓷电感器。一种叠层片式陶瓷元件，是使用所述的制作方法制成的叠层片式陶瓷元件。本发明提供了一种陶瓷材料的热处理方法，与传统的叠层射频电感片式元件所用的陶瓷材料相比，采用本发明的热处理方法，陶瓷材料同内浆银电极共烧时，银电极的电阻率下降20％左右，达到氧化铝板上的水平，一方面降低了叠层片式元件的成本，另一方面较大幅度提升叠层片式元件的Q值，同时由于银电极电阻率的降低，扩大了设计同规格的叠层片式陶瓷元件的工艺窗口。在一种具体实施例中，针对陶瓷材料的热处理工艺优选包括如下步骤：①将陶瓷粉体过筛:用500目筛网对陶瓷粉体进行过筛处理，所述陶瓷粉体是低介电常数ε<5的硼硅体系玻璃粉。②粉料空气气氛下预处理：采用空气气氛，将陶瓷材料置于400-600℃环境中保温60-120min，制得成品。参阅图1，在一些具体实施例中，一种片式元件，由磁性层和内电极层层叠、整体烧结而成，所述的磁性层由所述的陶瓷材料构成。所述的内电极层由银浆构成，银浆固含量为80-95wt％，烧结后氧化铝板上电阻率达到0.020-0.021mΩ.mm。烧结后内电极电阻率达到氧化铝板上银电极电阻率的水平。实施例1一、将陶瓷粉体过筛:用500目筛网对陶瓷粉体进行过筛处理，所述陶瓷粉体是低介电常数ε<5的硼硅体系玻璃粉；二、粉料空气气氛下预处理：采用空气气氛，将陶瓷材料置于500℃环境中保温120min，制得成品。实施例2本实施例重复实施例1步骤，但是将陶瓷材料置于600℃环境中保温60min。实施例3本实施例重复实施例1步骤，但是将陶瓷材料置于400℃环境中保温120min。实施例4本实施例重复实施例1步骤，但是将陶瓷材料置于500℃环境中保温60min。用各个实施例制备的陶瓷粉体，在氧化铝板印刷银电极后覆粉烧结得到烧结体后，进行以下各项性能的测试，并与氧化铝板印刷银电极后未覆粉烧结的对比例1以及氧化铝板印刷银电极后覆未经热处理的陶瓷粉体烧结的对比例2进行对比。首先，在致密氧化铝板上印刷银电极后烘干并记录下墨量，然后将以上实施例得到的陶瓷材料均匀覆盖在以上印有银电极的氧化铝板上，利用现有的热水等静压工艺在75度/8000psi的压强下压制覆粉后的氧化铝板，然后在空气环境下，将以上氧化铝板至于800-900度环境中保温2h制成以上实施例的氧化铝板印刷银电极后覆粉烧结体。(1)银浆下墨量印刷前对氧化铝板进行称重m1，印刷银电极烘干后再称重m2，印刷银电极烧结后再称重m3，两者差m3-m1即为银浆下墨量。(2)烧结后银电极密度烧结后取小段银电极，采用阿基米德法测试银电极密度ρ0。(3)直流电阻RDC利用微阻计HIOKIRM-3544-01测试覆粉烧结体电极RDC。(4)电极线长L测试利用光学显微镜拍照后测量其尺寸。测试的数据如表1所示：表1注：ρ＝(m3-m1)*RDC/ρ0/L2上表所示的实验结果，证明采用本发明的陶瓷材料热处理方法，银电极覆粉烧结后电阻率与氧化铝板上银电极电阻率相同，与未处理陶瓷粉相比电极电阻率降低20％左右，同时适合批量化生产。实施例5实施例5是采用对比例2(粉体未处理)的陶瓷材料，制造叠层片式陶瓷电感器的实施例。实施例6实施例6是采用本发明实施例1-4的陶瓷材料，制造叠层片式陶瓷电感器的实施例。以上实施例5和6中的陶瓷材料粉末与加入PMMA粘合剂的有机溶剂共同球磨混料，制备浆料。使用该浆料通过刮刀法成型生坯片。然后在所得生坯片上印刷形成Ag内导体图形，以便在叠层时形成线圈状结构。随后，把形成该线圈状电极图形的多个生坯片堆叠起来，以便利用通孔可以电气连接。进一步用未形成电极图形的生坯片作为外层部夹持该叠层体，对整体压制。对如此所得的生坯片叠层体在800-900度空气气氛中保温2h进行烧结。得到内置Ag线圈状电极的烧结体。接着，对该烧结体进行滚筒研磨，在烧结体的两端面露出内电极，在该端面涂覆烧结Ag外电极。由此，获得如图1所示的叠层片式陶瓷电感器。图1中，叠层片式陶瓷电感器包括磁体1，在磁体1中形成通过通孔2电气连接的线圈状内电极3。在磁体1的表面形成与内电极3电气连接的外部电极4。对实施例5和6制作的叠层片式陶瓷电感产品进行以下各项性能的测试。(1)产品直流电阻利用微阻计HIOKIRM-3544-01测试产品RDC。(2)内电极尺寸线长L用光学显微镜观察经过镜面研磨的烧结体产品正面，识别各个内电极后通过图象处理求出每个内电极的长度。对每个内电极长度测定后取和即为内电极尺寸线长L。(3)内电极横截面积S用光学显微镜观察经过镜面研磨的烧结体产品断面，识别各个断面后通过图象处理求出每个断面的面积。对每个烧结体产品进行100～200个断面面积的测定后取平均值即为平均内电极横截面积S。测试的数据如表2所示：表2样品RDC(mΩ)L(cm)S(um2)ρ(mΩ.mm)实施例5105.717.942550.0251实施例682.618.144610.0204上表所示的实验结果，证明采用本发明的陶瓷材料热处理方法，制作的叠层片式陶瓷电感器与Ag内电极共同在空气气氛环境中在800-900度温度烧结后，可以获得银电极低电阻率、低成本设计方案同时实现低损高Q值的叠层片式陶瓷电感器。以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3