一种薄膜磁芯电子变压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种薄膜磁芯电子变压器，包括微晶玻璃基片、电极、绝缘层、铁氧体，微晶玻璃基片上依次覆有电极、绝缘层、铁氧体、绝缘层、电极，所述的电极是铜薄膜，所述的绝缘层是厚度为0.3?0.4μm的二氧化硅薄膜，所述的铁氧体是镍锌铁氧体。本实用新型的优点是：采用高精度的薄膜制造技术，以激光气相沉降的方法，在微晶玻璃基片上制作多层厚度为纳米或微米级的金属、金属氧化物薄膜，形成磁芯和绕组。磁性材料采用高性能的镍锌铁氧体提高磁性能，导电材料选用铜作为电极性价比较高利于制作，绝缘材料选用二氧化硅，增强绝缘性。
【专利说明】
一种薄膜磁芯电子变压器
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种薄膜磁芯电子变压器。
【背景技术】
[0002]为适应电子设备的小型化，电子变压器的一个重要发展方向，是从立体结构向平面结构、片式结构、薄膜结构发展，从而形成一代又一代的新型电子变压器:R型变压器、平面变压器、片式变压器、薄膜变压器。电子变压器整体结构的发展，形成新的磁芯结构和绕线结构;采用新的材料，对技术和生产工艺带来新的发展方向。
[0003]专利申请号:201320015737.1，公开了一种新型锰锌铁氧体材质贴片磁芯，该种磁芯所采用的制造工艺采用电镀的方式，层级偏厚，体积较大，而且只能作为磁芯使用，无法满足使用要求。而且所采用的金属材料成本较高，不利于大规模生产。
[0004]薄膜变压器采用高精度的薄膜制造技术，以物理或化学气相沉积的方法，在基片上制作单层或多层厚度为纳米级或微米级的金属、金属氧化物、或氮化物薄膜，形成磁芯和绕阻。但是该种结构的薄膜变压器工作频率达不到吉赫级，功率密度也比较低无法满足使用要求，因此需要改进结构。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种薄膜磁芯电子变压器，提尚磁性能，减少变压器体积，提尚广品性能。
[0006]为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]—种薄膜磁芯电子变压器，包括微晶玻璃基片、电极、绝缘层、铁氧体，微晶玻璃基片上依次覆有电极、绝缘层、铁氧体、绝缘层、电极，所述的电极是铜薄膜，所述的绝缘层是厚度为0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的铁氧体是镍锌铁氧体。
[0008]所述的铁氧体厚度为0.3-0.4μπι。
[0009]所述的电极厚度为0.2-0.3μπι。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0011]采用高精度的薄膜制造技术，以激光气相沉降的方法，在微晶玻璃基片上制作多层厚度为纳米或微米级的金属、金属氧化物薄膜，形成磁芯和绕组。
[0012]磁性材料采用高性能的镍锌铁氧体提高磁性能，导电材料选用铜作为电极性价比较高利于制作，绝缘材料选用二氧化硅，增强绝缘性。电子变压器为层级结构，体积小，变压器的工作频率达到IGHZ;工作温度为25°C?120°C ；功率密度:46w/cm2;效率:94% ;损耗:<35Omw/cm3。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图中:1_微晶玻璃基片2-电极3-绝缘层4-铁氧体。
【具体实施方式】
[0015]下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
[0016]见图1，一种薄膜磁芯电子变压器，包括微晶玻璃基片1、电极2、绝缘层3、铁氧体4，微晶玻璃基片I上依次覆有电极2、绝缘层3、铁氧体4、绝缘层3、电极2，所述的电极2是铜薄膜，所述的绝缘层3是厚度为0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的铁氧体4是镍锌铁氧体4。
[0017]其中，铁氧体4厚度为0.3-0.4μπι。电极2厚度为0.2-0.3μπι。
[0018]实施例:
[0019]薄膜磁芯电子变压器采用高精度的薄膜制造技术，以激光气相沉降的方法，在微晶玻璃基片I上制作多层厚度为纳米或微米级的薄膜，形成磁芯和绕组。
[0020]磁性材料采用高性能的镍锌铁氧体4，导电材料选用铜，绝缘材料选用二氧化硅。
[0021]薄膜变压器采用激光束气相沉降法，在微晶玻璃衬底上制作多层厚度为纳米级的铜、金属氧化物、高磁导率铁镍合金薄膜。结构上采用多层微细结构，可以使变压器在磁性能和线圈匝数上有很大的变化范围，以满足不同电路的要求。多层磁性薄膜可以提高电阻率，在高频下有较高的磁导率;多层导电膜可以提高电感量，采用铜作为绕组导线可以降低电阻和噪声;采用介电常数ε=4的S12作为绕组的层间绝缘，能够降低绕组间的电容耦合。
[0022]薄膜变压器的制作，首先清洗微晶玻璃基片I，去除基片表面上的油污及灰尘，其次制作S12绝缘膜(绝缘层3)、镍锌软磁铁氧体4膜(铁氧体4)，然后制作电极2。激光束气相沉降采用波长1030nm，输出功率2kw的半导体激光器。
[0023]在铁氧体4的配方中，以Zn含量为变量X的分子式为Ni(l-X)ZnXFe204，我们采用正交实验分析法对配方进行优化。当X从0.1增加到0.4，镍锌铁氧体4的饱和磁通密度从260mT逐渐上升到480mT，当Zn含量增加到0.45时，饱和磁通密度则降到460mT。是因为在镍锌铁氧体4中Zn含量增加，使得Zn2离子取代了 Ni2离子，实验表明Zn含量适当可以提高饱和磁通密度，最终我们选择了 N1.6Zn0.4Fe204配方。
[0024]绝缘层3中S12添加剂量:
[0025]采用正交实验法研究了 S12添加剂对SHS法制得的N1.6Zn0.4Fe204铁氧体4的微观结构和磁性能的影响。当所加的S i O 2从OW t %到IW t %时，晶体结构和晶粒大小无明显的变化，但S12的加入对铁氧体4孔隙率的形成有明显的影响。初始导磁率随着S12量的增加而增加，并当S12掺杂量达到0.2Wt%时达到顶峰。功率损耗呈现出V形变化规率，此外S12掺杂对镍锌铁氧体4的稳定性及机械强度均有影响。综合考虑我们选择S12添加量为0?
[0026]激光束气相沉降工艺
[0027]通过大量实验发现激光束气相沉降工艺制备NiZn铁氧体4薄膜工艺中，薄膜的沉降速率随基片温度升高而增大，达到一定温度后又随基片温度的升高而下降。薄膜沉降过程，随氧压的升高，沉积速率下降，但磁性能逐步提高，反映出氧对薄膜磁性能有显著的改善作用。综合多种因素，我们选择温度控制在550°C，氧压10Ρ，及外加偏磁的工艺制备磁性能优异的NiZn铁氧体4薄膜。
[0028]最终实现薄膜变压器工作范围:工作频率:IGHz;工作温度:25°C?120°C ;功率密度:46w/cm2;效率:94% ;损耗:<350mw/cm3。
【主权项】
1.一种薄膜磁芯电子变压器，其特征在于，包括微晶玻璃基片、电极、绝缘层、铁氧体，微晶玻璃基片上依次覆有电极、绝缘层、铁氧体、绝缘层、电极，所述的电极是铜薄膜，所述的绝缘层是厚度为0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的铁氧体是镍锌铁氧体。2.根据权利要求1所述的一种薄膜磁芯电子变压器，其特征在于，所述的铁氧体厚度为.0.3-0.4μπι.3.根据权利要求1所述的一种薄膜磁芯电子变压器，其特征在于，所述的电极厚度为.0.2~0.3μι.
【文档编号】H01F27/24GK205542253SQ201620226461
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张健, 孟令旗, 杨曾光, 陈阳, 王树军, 徐勇, 尹建华, 赵婷婷, 宋羽桐
【申请人】鞍山市正发电路有限公司