一种金属化磁芯及其制备方法和贴片电感与流程

本发明涉及一种金属化磁芯及其制备方法和一种贴片电感。

背景技术：

磁控溅射磁芯金属化技术目前作为一种生产效率高、成本低以及更加环保的镀膜方式正在得到日益广泛的应用。耐热和结合力强度是电子器件可靠性的重要部分，耐热不佳和结合力不强造成的焊点脱落、连接失效是常见电路缺陷，为了能应用到电路中，绕线型片式电感金属化电极必须达到所要求的耐热和结合力强度。而薄膜残余应力是影响耐热以及金属化薄膜与衬底结合力强度的重要因素，严重影响了金属化磁芯性能，限制了其良好的应用前景。所以控制薄膜的应力，消除其不良影响，是金属化磁芯生产工艺中不可或缺的技术手段。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种金属化磁芯，其磁芯电极焊点通过采用磁控溅射制备得到具有特殊结构的金属膜层，沉积效率高，减小了膜层厚度，节省了贵重金属的消耗，降低了金属化成本；特殊的多层结构设计也有利于减小膜层应力问题，提高了结合力强度，同时解决了磁控溅射成膜过程中因高温导致金属膜层部分氧化，造成产品耐热不良的问题，且制备过程绿色环保无污染。

第一方面，本发明提供了一种金属化磁芯，包括磁芯，所述磁芯上设置有电极区域，所述电极区域上形成有用于与其它器件连接的金属膜层，所述金属膜层包括依次层叠形成在所述电极区域表面的第一镀层和第二镀层，所述第一镀层包括交替设置的n层第一金属层和n-1层第二金属层，所述第一金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜和铁镍铜合金中的一种或多种，所述第二金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜和铁镍铜合金中的一种或多种，且所述第二金属层与所述第一金属层材质不同，n为2-8的整数，所述第二镀层为银层或锡层，所述第一镀层和所述第二镀层通过磁控溅射制备。

本发明金属镀层中，所述第一镀层包括交替设置的至少两层第一金属层和至少一层第二金属层，第一镀层作为阻挡层，可阻挡焊锡对金属化薄膜的溶蚀，并且与焊锡具有很好的浸润性，第一镀层通过采用不同材质膜层进行多层交替设置，提高了镀层质量，减小了膜层内应力，提高了膜层与磁芯表面的结合力；所述第二镀层的银层或锡层设置在外层，作为焊接层，可保护第一镀层不被氧化；同时由于银和锡与焊锡相容性好，因而可提高可焊性。本发明通过采用上述特殊结构的金属膜层，膜层附着力高、膜层结构简单、耐热性强、可焊性好，成本低，且制备过程绿色环保无污染。

本发明中，所述磁芯包括铁粉芯磁芯、铁氧体磁芯或具有树脂包覆层的铁粉芯磁芯。

可选地，所述第一金属层的厚度为0.2-5微米，进一步地为0.4-4微米。

可选地，所述第二金属层的厚度为0.1-1微米，进一步地为0.5-0.8微米。

可选地，所述第二镀层的厚度为0.2-2微米，进一步地为0.4-1.6微米。

本发明中，进一步地，所述n为3-5的整数。第一镀层中适合的膜层层数设置可以提高第一镀层与磁芯表面的结合力。

由于本发明特殊结构的金属膜层质量高，从而不但提高了焊接质量，而且大大提高了生产效率，降低了金属化成本。

本发明金属化磁芯的具体形状不限，例如可以是工字型。本发明金属化磁芯具体可以为一磁芯电极。所述电极区域设置有可供绕线的线槽。

第二方面，本发明还提供一种金属化磁芯的制备方法，包括如下步骤：

取磁芯，所述磁芯上设置有电极区域；采用磁控溅射的方式在所述电极区域表面上依次制备第一镀层和第二镀层，得到金属膜层，所述第一镀层包括交替设置的n层第一金属层和n-1层第二金属层，所述第一金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜、铁镍铜合金中的一种或多种，所述第二金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜、铁镍铜合金中的一种或多种，且所述第二金属层与所述第一金属层的材质不同，n为2-8的整数，所述第二镀层为银层或锡层。

本发明中，所述磁芯包括铁粉芯磁芯、铁氧体磁芯或具有树脂包覆层的铁粉芯磁芯。

可选地，所述第一金属层的厚度为0.2-5微米，进一步地为0.4-4微米。

可选地，所述第二金属层的厚度为0.1-1微米，进一步地为0.5-0.8微米。

可选地，所述第二镀层的厚度为0.2-2微米，进一步地为0.4-1.6微米。

本发明中，进一步地，所述n为3-5的整数。

第三方面，本发明还提供一种贴片电感，其包括前述第一方面所述的金属化磁芯。

本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明的实施而获知。

附图说明

图1为本发明提供的金属化磁芯的结构图；

图2为图1的a区域的断面放大图；

图3为图1的金属化磁芯的仰视图；

图4为本发明一实施方式中第一镀层的结构示意图；

图5为本发明另一实施方式中第一镀层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，本发明提供了一种金属化磁芯，包括工字型磁芯100，所述磁芯100的一侧设置有电极区域101，该电极区域101为与pcb板贴片接触的一面，所述电极区域101上形成有用于与其它器件连接的金属膜层，图2所示为图1中a区域的断面结构放大图，对照图3所示，该金属膜层包括依次层叠形成在所述电极区域101表面的第一镀层10和第二镀层20，其中第一镀层10包括交替设置的n层第一金属层11和n-1层第二金属层12，所述第一金属层11的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜和铁镍铜合金中的一种或多种，所述第二金属层12的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜和铁镍铜合金中的一种或多种，且所述第二金属层12与所述第一金属层11的材质不同，任意相邻两所述第一金属层11之间夹设一层第二金属层12，所述n为2-8的整数，所述第二镀层20为银层或锡层，第一镀层10和第二镀层20均通过磁控溅射制备。

如图4所示，本发明一实施方式中，n等于2，所述第一镀层10包括交替设置的2层第一金属层11和1层第二金属层12。

如图5所示，本发明另一实施方式中，n等于3，第一镀层10包括交替设置的3层第一金属层11和2层第二金属层12。在其它实施方式中，n也可以是4、5、6、7、8。

本发明中，可选地，所述第一金属层11的厚度为0.2-5微米，进一步地为0.4-4微米，更进一步地为1-3微米。

可选地，所述第二金属层12的厚度为0.1-1微米，进一步地为0.5-0.8微米。

可选地，所述第二镀层20的厚度为0.2-2微米，进一步地为0.4-1.6微米，更进一步地为0.8-1.5微米。

可选地，当第一镀层和第二镀层为镍铜合金层、镍钒合金层、铁镍铜合金层时，镍的质量含量大于70％。

本发明其它实施例中，金属化磁芯的形状也可以是其它常见的磁芯形状，如工字型磁芯。

本实施例的金属化磁芯可作为贴片电感的磁芯使用。本发明中，所述磁芯可以是铁粉芯磁芯，可以是铁氧体磁芯，也可以是具有树脂包覆层的铁粉芯磁芯。金属膜层的形状可根据电极区域的形状及实际需要设置为矩形、圆形或其它形状。

本发明还提供一种金属化磁芯的制备方法，包括如下步骤：

取磁芯，所述磁芯上设置有电极区域；采用磁控溅射的方式在所述电极区域表面上依次制备第一镀层和第二镀层，得到金属膜层，所述第一镀层包括交替设置的n层第一金属层和n-1层第二金属层，所述第一金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜、铁镍铜合金中的一种或多种，所述第二金属层的材质为镍铜合金、镍钒合金、银、铜、铁镍铜合金中的一种或多种，且所述第二金属层与所述第一金属层的材质不同，n为2-8的整数，所述第二镀层为银层或锡层。

本发明中，磁控溅射采用磁控真空镀膜机进行，其具体过程参数不做特殊限定，可获得各金属镀层即可。具体地，将磁芯排列好放到专门的治具里，固定好，只露出电极区域即可，然后装到真空镀膜用的片架上，推进真空机，抽真空，再向真空腔内输入氩气，并维持真空腔内氩气的压力在2×10^-1pa-8×10^-1pa范围内。金属靶材通入的电流为15-25a。磁控溅射的时间依预设镀层厚度而定。

本发明实施方式中，所述磁芯可以是铁粉芯磁芯，可以是铁氧体磁芯，也可以是具有树脂包覆层的铁粉芯磁芯。金属膜层的形状可根据电极区域的形状及实际需要设置为矩形、圆形或其它形状。

可选地，所述第一金属层的厚度为0.2-5微米，进一步地为0.4-4微米，更进一步地为1-3微米。

可选地，所述第二金属层的厚度为0.1-1微米，进一步地为0.5-0.8微米。

可选地，所述第二镀层的厚度为0.2-2微米，进一步地为0.4-1.6微米，更进一步地为0.8-1.5微米。

本发明实施方式中，进一步地，所述n为3-5的整数。

本发明实施例上述金属化磁芯的制备方法，溅射成膜速度快，与磁芯表面结合力强，工艺全程无污染，成本低。

以下通过更具体的实施例对本发明进行进一步阐述。

实施例一

一种金属化磁芯的制备方法，包括如下步骤：

取铁氧体磁芯，采用磁控溅射的方式在所述电极区域上制备第一镀层和第二镀层，得到金属化磁芯，第一镀层包括交替设置的2层镍铜合金层和1层铜层，第二镀层为银层。

溅镀第一镀层：将磁芯排列好放到专门的治具里，盖好，掩膜只露出电极区域即可，然后装到真空镀膜用的片架上，推进真空机，抽真空，充入氩气，打开镍铜合金靶材的电源，合金靶材通的电流设定为20a，所得镍铜合金层的厚度为1微米；

关闭镍铜合金靶材的电源，打开铜靶材的电源，铜靶通的电流设定为15a，所得铜层的厚度为0.5微米；

关闭铜靶材的电源，再次打开镍铜合金靶材的电源，溅射一层厚度为1微米的镍铜合金层，得到厚度为2.5微米的第一镀层；

溅镀第二镀层银层：关闭镍铜合金靶材的电源，打开金属银靶材的电源，银靶通的电流设定为15a，所得银层的厚度为1.5微米。

实施例二

一种金属化磁芯的制备方法，包括如下步骤：

取铁氧体磁芯，采用磁控溅射的方式在所述电极区域上制备第一镀层和第二镀层，得到金属化磁芯，第一镀层包括交替设置的2层镍钒合金层和1层银层，第二镀层为锡层。

溅镀第一镀层：将磁芯排列好放到专门的治具里，盖好，掩膜只露出电极区域即可，然后装到真空镀膜用的片架上，推进真空机，抽真空，充入氩气，打开镍钒合金靶材的电源，合金靶材通的电流设定为20a，所得镍钒合金层的厚度为2微米；

关闭镍钒合金靶材的电源，打开银靶材的电源，银靶通的电流设定为15a，所得银层的厚度为1微米；

关闭银靶材的电源，再次打开镍钒合金靶材的电源，溅射一层厚度为2微米的镍钒合金层，得到厚度为5微米的第一镀层；

溅镀第二镀层锡层：关闭镍钒合金靶材的电源，打开金属锡靶材的电源，锡靶通的电流设定为15a，所得锡层的厚度为0.5微米。

实施例三

一种金属化磁芯的制备方法，包括如下步骤：

取树脂包覆的铁粉芯磁芯，采用磁控溅射的方式在所述电极区域上制备第一镀层和第二镀层，得到金属化磁芯，第一镀层包括交替设置的3层铁镍铜合金层和2层镍钒合金层，第二镀层为银层。

溅镀第一镀层：将具磁芯排列好放到专门的治具里，盖好，掩膜只露出电极区域即可，然后装到真空镀膜用的片架上，推进真空机，抽真空，充入氩气，打开铁镍铜合金靶材的电源，合金靶材通的电流设定为20a，所得铁镍铜合金层的厚度为3微米；

关闭铁镍铜合金靶材的电源，打开镍钒合金靶材的电源，镍钒合金靶通的电流设定为15a，所得镍钒合金层的厚度为0.3微米；

关闭镍钒合金靶材的电源，再次打开铁镍铜合金靶材的电源，溅射一层厚度为3微米的铁镍铜合金层，再依次制备一层厚度为0.3微米的镍钒合金层，以及一层厚度为3微米的铁镍铜合金层，得到第一镀层；

溅镀第二镀层银层：关闭铁镍铜合金靶材的电源，打开金属银靶材的电源，银靶通的电流设定为15a，所得银层的厚度为0.8微米。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。