Ltcc功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及陶瓷材料制备方法领域，具体设及一种LTCC功率电感器件基体与陶 瓷介质材料匹配共烧方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代信息技术的飞速发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能、高可靠和 低成本等方面提出了越来越高的要求。低温共烧陶瓷技术（Lowtemperaturecofired ceramic,LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，因其优异的 电子、热机械特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式。它采用厚膜材料，根据 预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等在900°CW下一次烧成，是一种用于实现低 成本、高集成、高性能的电子封装技术。
[0003] LTCC技术尽管为多层线路和电子元器件的设计带来了巨大的灵活性，但许多相关 技术尚不成熟或亟待开发，由于该技术必须是W先进的流延技术和共烧技术为依托将基板 封装材料与电极材料、电子元器件材料与基板封装材料、不同元器件材料及电极材料等不 同的介质材料、磁介质材料或导电材料等W叠层的形式一次性烧成多层独石结构。正是由 于需要将不同的多层功能单元采用叠层技术共烧形成独石结构复合元件的复杂性、棘手性 及难W控制等特点，增加了商业化产品面世的难度和成本。因此，在LTCC技术中，解决两种 或多种材料之间的收缩匹配或共烧兼容性是非常关键的。
[0004] 同时，在现代电路系统中，越来越多的电子设备如电感器、转换器、磁珠、变压器等 等需要工作在直流偏置条件下，该些器件的直流偏置特性对电路系统的效率有重大的影 响，同时在一些特殊的实际电路应用中，直流特性会对器件的电磁性能产生负面影响，因此 对叠层片式电感的直流偏置特性的研究也就显得尤为重要。因此，提升叠层功率电感的直 流偏置特性就有重要的意义，而在磁巧中加入非磁性气隙介质层就是一种简单易实现的方 法，可W有效增强功率电感的直流特性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种能够实现应用于LTCC 叠层无源器件的铁氧体材料与介质材料之间的匹配共烧方法，将介质层作为基体材料的非 磁性气隙层W此来调节整个共烧体的磁性能和器件的电性能，获得一种可低温烧结的无翅 曲变形，无开裂等缺陷且界面结合良好的叠层共烧体。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明提供一种LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料 匹配共烧方法，由低温烧结Ni化化铁氧体材料和陶瓷娃酸盐材料通过LTCC湿法流延工艺 进行匹配共烧。
[0007] 作为优选方式，所述方法进一步包括如下步骤；（1)预烧粉料的制备：将Ni化化 铁氧体的原材料在研磨机中进行湿法研磨，研磨时按质量比计，NiCuZn铁氧体原材料：研 磨介质：溶剂=1:2:1，研磨后在800°C锻烧化制得铁氧体预烧料；将陶瓷娃酸盐材料在 研磨机中研磨，研磨时按质量比计，陶瓷娃酸盐材料；研磨介质；溶剂=1:2:1，然后在温度 115(TC烧时间化制得介质预烧料；（2)混合料的制备；在步骤（1)所制得的铁氧体预烧料 中加入助烧剂、有机添加剂后在研磨机研磨后得到铁氧体浆料；在步骤（1)所制得的介质 预烧料中加入助烧剂、有机添加剂后在研磨机研磨后得到介质浆料；（3)通过LTCC湿法工 艺将步骤（2)中制得的铁氧体浆料反复在载膜板上过膜至设计厚度后，再将此膜片经过介 质浆料至设计介质膜片厚度，最后再将留有介质浆料的膜片经过铁氧体浆料至设计厚度， 最终得到整个器件的湿法膜片；(4)将步骤（3)得到的湿法膜片烘干，将膜片切割成生胚； (5)将步骤（4)切割得到的生胚进行排胶、烧结，最终得到铁氧体材料与陶瓷介质材料的匹 配共烧体。
[000引作为优选方式，步骤（2)中所述助烧剂选自Bi203或V205或玻璃。
[0009] 作为优选方式，步骤（2)中助烧剂占铁氧体预烧料或介质料预烧料的重量比为 0. 5 ~3. 5%。
[0010] 作为优选方式，所述陶瓷娃酸盐材料为娃酸锋、娃酸锋儀、娃酸巧其中的一种或多 种。
[0011] 作为优选方式，步骤（2)中的有机添加剂包含有机溶剂、粘合剂、增塑剂、分散剂。
[0012] 作为优选方式，步骤（2)中铁氧体预烧料或介质预烧料中加入的有机添加剂 按质量比计，铁氧体预烧料/介质预烧料；有机溶剂；粘合剂：增塑剂；分散剂；=50~ 55:30-35 ;20-25:2. 5-3. 0 ;0. 5-1. 0。
[0013] 作为优选方式，所述有机溶剂为醋酸正丙醋和己醇的混合物。
[0014] 作为优选方式，所述步骤（1)中的研磨机W错球为研磨介质。
[0015] 作为优选方式，所述Ni化化铁氧体分子式为化。4化。.24化。.47?61.82〇4,原材料包括 化0、化0、化0、化2〇3，且化〇、化〇、化〇、化2〇3的摩尔比为 2〇;23.5;12;45. 5。
[0016] 表1是本发明的铁氧体材料和陶瓷娃酸盐介质材料的收缩率。
[0017] 从表1可看出，宏观上两种材料的收缩率接近，具有实现匹配共烧的条件。
[001引 表1
[0019]
【主权项】
1. 一种LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特征在于：由低温烧 结NiCuZn铁氧体材料和陶瓷娃酸盐材料通过LTCC湿法流延工艺进行匹配共烧。
2. 根据权利要求1所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特 征在于包括如下步骤： (1) 预烧粉料的制备：将NiCuZn铁氧体的原材料在研磨机中进行湿法研磨，研磨时按 质量比计，NiCuZn铁氧体原材料：研磨介质：有机溶剂=1:2:1，研磨后在800°C煅烧3h制 得铁氧体预烧料；将陶瓷娃酸盐材料在研磨机中研磨，研磨时按质量比计，陶瓷娃酸盐材 料：研磨介质：有机溶剂=1:2:1，然后在温度1150°C烧时间3h制得介质预烧料； (2) 混合料的制备：在步骤（1)所制得的铁氧体预烧料中加入助烧剂、有机添加剂后在 研磨机研磨后得到铁氧体浆料；在步骤（1)所制得的介质预烧料中加入助烧剂、有机添加 剂后在研磨机研磨后得到介质浆料； (3) 通过LTCC湿法工艺将步骤（2)中制得的铁氧体浆料反复在载膜板上过膜至设计厚 度后，再将此膜片经过介质浆料至设计介质膜片厚度，最后再将留有介质浆料的膜片经过 铁氧体浆料至设计厚度，最终得到整个器件的湿法膜片； (4) 将步骤（3)得到的湿法膜片烘干，将膜片切割成生胚； (5) 将步骤（4)切割得到的生胚进行排胶、烧结，最终得到铁氧体材料与陶瓷介质材料 的匹配共烧体。
3. 根据权利要求2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特 征在于：步骤⑵中所述助烧剂选自Bi2O3或V2O5或玻璃。
4. 根据权利要求2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特 征在于：步骤（2)中助烧剂占铁氧体预烧料或介质料预烧料的重量比为0. 5~3. 5%。
5. 根据权利要求1或2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法， 其特征在于：所述陶瓷硅酸盐材料为硅酸锌、硅酸锌镁、硅酸钙其中的一种或多种。
6. 根据权利要求2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特 征在于：步骤（2)中的有机添加剂包含有机溶剂、粘合剂、增塑剂、分散剂。
7. 根据权利要求6所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法， 其特征在于：步骤（2)中铁氧体预烧料或介质预烧料中加入的有机添加剂按质量比计， 铁氧体预烧料/介质预烧料：有机溶剂：粘合剂：增塑剂：分散剂：=50~55:30-35 : 20~25:2, 5~3, 0 ：0. 5~1, 0〇
8. 根据权利要求2或6或7所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧 方法，其特征在于：所述有机溶剂为醋酸正丙酯和乙醇的混合物。
9. 根据权利要求2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，其特 征在于：所述步骤（1)中的研磨机以锆球为研磨介质。
10. 根据权利要求1或2所述的LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方 法，其特征在于：所述NiCuZn铁氧体分子式为Nia^ua24Zna47Fe 1.8204，原材料包括Ni0、Zn0、 CuO、Fe2O3,且 Ni0、Zn0、CuCKFe2O3的摩尔比为 20 :23. 5 :12 :45. 5。
【专利摘要】本发明提供一种LTCC功率电感器件基体与陶瓷介质材料匹配共烧方法，由低温烧结NiCuZn铁氧体材料和陶瓷硅酸盐材料通过LTCC湿法流延工艺进行匹配共烧；本发明应用LTCC工艺实现NiCuZn铁氧体与硅酸盐介质匹配，其中将硅酸盐作为非磁性气隙层来调节整个共烧体的磁性能和器件的电性能，得到一种能够在低温900℃烧结、无分层开裂、无翘曲变形且结合良好的叠层共烧体；并且以该共烧体为基体材料制作的叠层功率电感的直流特性相较于无介质气隙的电感有更好的直流特性。
【IPC分类】C04B35-64, C04B35-26, C04B35-16
【公开号】CN104829239
【申请号】CN201510140967
【发明人】李元勋, 邓龙超, 王旭, 苏桦, 沈健, 韩莉坤, 李颉, 张怀武
【申请人】电子科技大学, 东莞电子科技大学电子信息工程研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月27日