[發明專利]一種復合材料片式感性元件及其制備方法

無效

• 申請號: 200810089087.9
• 申請日: 2008-04-17
• 公開（公告）號: CN101325126A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 徐芳;白洋;喬利杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01F37/00
• 分類號: H01F37/00;H01F1/34;H01F41/00
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技術領域

本發明屬于電子元件領域，特別涉及一種以三相復合材料為磁介質、采用熱壓工藝制備的片式感性元件及其制備方法，可用于甚/超高頻段的片式感性元件。

背景技術

感性元件作為三大無源元件之一，在各種電子產品中應用非常廣泛。隨著電子計算機及通信技術的發展，電子電路的工作頻率越來越高，已經超過GHz，這就要求相應電子元件的應用頻率高于GHz。目前，片式感性元件采用NiZnCu鐵氧體作為磁介質，但NiZnCu鐵氧體受其立方系晶體結構的限制，截止頻率很低，無法用于甚/超高頻段。平面六角結構的鐵氧體(Y型、Z型、M型)，由于具有平面各向異性，截止頻率超過GHz，可用作甚/超高頻段片式電感類元件的核心材料。

電感是儲能元件，多用于電源濾波回路，側重于抑止傳導性干擾，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等；而磁珠是能量轉換(消耗)器件，多用于信號回路，主要用于抑制電磁干擾(EMI)方面，像一些RF電路、振蕩電路、含超高頻存儲器電路等都需要在電源輸入部分加磁珠。當感性元件的核心材料在高頻區磁導率高并且損耗低時，元件可用作電感。當感性元件的核心材料在高頻區具有高損耗時，元件可用作磁珠。

目前，片式感性元件采用疊層共燒法制備而成，將鐵氧體磁介質層與內電極層交疊共燒成多層獨石結構片式元件。其中鐵氧體與內電極的異質共燒是該工藝的關鍵和難點，鐵氧體的燒結溫度一般在1100℃以上，而且需要在氧氣氣氛中燒結，采用疊層共燒法制備片式感性元件時，需要先用各種辦法降低鐵氧體的燒結溫度至內電極金屬的熔點以下，但是這種方法僅能有限降低鐵氧體的燒結溫度，因此內電極材料仍必須具有高熔點和很好的抗氧化能力。為了滿足抗氧化和高熔點的要求，必須選擇Ag或Ag-Pd合金等貴金屬作為內電極材料，使用貴金屬作內電極使片式感性元件的成本大幅度提高。目前，片式元件廠商普遍使用相對廉價的Ag作為片式感性元件的內電極材料，但是內電極材料的成本仍超過整個片式感性元件成本的50％以上。

發明內容

本發明的目的是提供一類采用復合材料的片式感性元件及其制備方法，解決疊層共燒工藝中的異質共燒難題，以賤金屬作為內電極大幅降低元件的成本。

一種復合材料片式感性元件及其制備方法，其特征在于：所述的片式感性元件采用三相復合材料作為磁介質，由埋入式的螺旋形內電極和與之直接相連的端電極，采用熱壓成型工藝制備而成。本發明涉及的片式感性元件采用三相復合材料作為磁介質，復合材料含有平面六角鐵氧體粉末、磁性金屬顆粒和耐熱高分子樹脂。三相復合材料中平面六角軟磁鐵氧體的體積百分比是30～80％，耐熱高分子樹脂的體積百分比在5～70％，磁性金屬顆粒的體積百分比是1～30％。其中Y型平面六角鐵氧體分子式為Ba₂Me₂Fe₁₂O₂₂，Me為Co、Zn、CoCu、ZnCu、NiZn、MnZn、CoCuZn、NiZnCo、CoFe。Z型平面六角鐵氧體分子式為Ba₃Me₂Fe₂₄O₄₁，Me為Co、Zn、CoCu、ZnCu、NiZn、MnZn、CoCuZn、NiZnCo、CoFe。M型平面六角鐵氧體必須具有適量的Ti、Zn、Co取代，才可顯示軟磁特性，M型平面六角鐵氧體分子式為BaFe_12-2xTi_xMe_xO₁₉，其中x＝1.1～1.4，Me為Zn或Co。鐵氧體粉末分散于樹脂中的復合材料在高達GHz頻帶時，它的磁導率不會顯著降低，而且能夠保持高的Q值。在該復合材料中加入磁性金屬顆粒，可以提高材料的磁導率，能夠獲得在GHz頻帶的高電感量。當復合材料中金屬顆粒含量低于滲流閾值時，復合材料的磁導率增加，而損耗不會明顯升高，材料可用于片式電感；當復合材料中金屬顆粒含量接近或超過滲流閾值時，復合材料的電導特性顯著變化，損耗會明顯增加，材料即可用于抗電磁干擾的片式磁珠。復合材料中的磁性金屬顆粒用于調節材料電磁特性，可以采用Fe、Ni、Co、Fe-Ni合金、Fe-Co合金、Ni-Co合金等高磁導率金屬或合金。

本發明中所述的三相復合材料采用耐高溫高分子樹脂，因此本發明所述片式感性元件適應回流焊的要求，可進行自動化表面貼裝。耐高溫樹脂可在以下選擇：聚砜、聚酯酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、耐熱酚醛樹脂、耐熱環氧樹脂、聚芳砜、聚苯硫醚、聚二烯丙基鄰苯二甲酸酯、可熔性聚酰亞胺、四氟乙烯、六氟丙烯共聚物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚苯基喹噁啉等。