[發(fā)明專利]大功率多層片式鐵氧體器件用寬溫鎳鋅LTCF材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610260375.0
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105924146B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉興;陳軻;王升;何超
• 申請（專利權）人: 西南應用磁學研究所
• 主分類號: C04B35/30
• 分類號: C04B35/30;C04B35/626;C04B35/622
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙)51235
• 代理人: 陳永曄

技術領域

本發(fā)明涉及鐵氧體材料技術領域，尤其涉及一種大功率多層片式鐵氧體器件用寬溫鎳鋅LTCF材料及制備方法。

背景技術

現(xiàn)代軍事裝備、武器系統(tǒng)、航空、航天工程等對電子系統(tǒng)的體積、重量和性能的要求越來越嚴格，特別是星載、彈載、機載武器系統(tǒng)所需要的電子組件、部件，更是向著小、輕、薄和高可靠、高性能、高速度的方向發(fā)展。目前作為電源供電系統(tǒng)心臟部件的開關電源變換器，更是需要進行小型化、高可靠性設計，而功率型LTCF電感基板(即集成功率電感的鐵氧體基板，其中LTCF(Low Temperature Co-fired Ferrite)，即低溫共燒鐵氧體)及片式磁性功率器件(如微磁變壓器等),是實現(xiàn)元件無源集成及開關電源變換器小型化、輕型化、高性能、高可靠性的一個重要手段，其關鍵又在于功率型鎳鋅LTCF材料。

目前傳統(tǒng)塊體功率型鎳鋅鐵氧體材料由于燒成溫度高(大于1100℃)、粉料粒度大且分布范圍寬(D₅₀：3μm～10μm)，不適用于LTCF工藝；而在LTCF多層疊片工藝技術中得到工程化應用的常規(guī)功率型鎳鋅LTCF材料，由于自身功耗較低，在大電流、高壓通過時損耗較低，器件發(fā)熱量小，可用于對器件發(fā)熱控制較為嚴格的大電流電感器、功率型微磁變壓器、電源變換器用功率鐵氧體基板等領域。在滿足LTCF工藝的前提下其配方設計重點主要體現(xiàn)在利于高磁導率、低功率損耗、燒結溫度900℃左右等關鍵磁性能指標的兼顧實現(xiàn)上，而忽視了磁性能的寬溫設計，材料磁性能(磁導率μ_i或電感量L)溫度特性相對較佳的應用溫度范圍僅處于-20～+85℃間，普遍存在寬溫-55～+85℃高、低溫環(huán)境下磁性能變化大，溫度穩(wěn)定性差的問題；導致多層片式鐵氧體器件尤其是大功率多層片式鐵氧體器件即使通過調整器件氣隙面積、層數(shù)、燒結曲線等方法配合仍存在高、低溫應用環(huán)境下磁性能變化大、穩(wěn)定性差、特別是低溫下漏感大的問題，嚴重影響器件性能的使用可靠性和環(huán)境適應性(-55～+85℃電感量L變化率要求為-30％～+200％)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的之一，就在于提供一種大功率多層片式鐵氧體器件用寬溫鎳鋅LTCF材料，以解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：一種大功率多層片式鐵氧體器件用寬溫鎳鋅LTCF材料，其主成分是以摩爾百分比計的如下組分：

NiO 8mol％～35mol％

ZnO 9mol％～35mol％

CuO 8mol％～12mol％

Fe₂O₃51mol％～58mol％。

作為優(yōu)選的技術方案，還包括質量百分比計的輔助成分V₂O₅0.3wt％～0.7wt％。

作為優(yōu)選的技術方案：所述的LTCF材料為LTCF100、LTCF300或LTCF500。

作為進一步優(yōu)選的技術方案，所述LTCF100材料的主成分是以摩爾百分比計的如下組分：

NiO 25mol％～32mol％

ZnO 9mol％～14mol％

CuO 8mol％～12mol％

Fe₂O₃51mol％～58mol％。

作為進一步優(yōu)選的技術方案：所述LTCF300材料的主成分是以摩爾百分比計的如下組分：

NiO 18mol％～23mol％

ZnO 16mol％～22mol％

CuO 8mol％～12mol％

Fe₂O₃51mol％～58mol％。

作為進一步優(yōu)選的技術方案：所述LTCF500材料的主成分是以摩爾百分比計的如下組分：

NiO 8mol％～12mol％

ZnO 26mol％～33mol％

CuO 8mol％～12mol％

Fe₂O₃51mol％～58mol％。