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高性能低温共烧铁氧体粉料和叠层片式 电感器的现状及发展
The present and development of high performance LTCFP and MLCI
何虹,张继松,王燕明 中国电子科技集团公司第九研究所信息中心(四川绵阳 621000)
中图分类号:TM27+TM4
文献标识码:B
文章编号:1606-7517(2008)08-6-93
1 前言
随着笔记本电脑在高速度,高存储密度,轻薄化等 方面的日益进步,以及以手机为中心的移动通讯技术和有 线,无线数字通讯网的不断更新换代,电子产品在过去 的 20 年中向着小型化,便携化方向飞速发展.这就带动 了由模拟电路向高速数字电路的变革,及表面安装技术 (SMT)的崛起. SMC 片式元件不仅能使电子产品小型化,而且能实现 整机装配的高速自动化,片式元件的广泛应用,致使电子 产品制造方式也发生了深刻变化,制造商希望印刷电路板 全部采用片式元件.最近 20 年来,三大无源元件中的电阻 器和电容器的片式化技术发展十分迅速,产品种类和规格 日趋齐全,已达到大批量应用阶段,而小型化片式磁性元 件(包括电感器,磁珠,滤波器,微波铁氧体器件等)由 于工艺难度较大,故发展相对缓慢.为适应现代通信,计 算机,视听设备,电子办公设备,汽车电子系统,军事电 子装置以及电磁兼容(EMC)等的需要.近年来一些国家 投入大量人力财力来研究开发磁性元件的片式化技术,从 而有力地推动小型化片式磁性元件的发展.随着叠层片式 电感器 MLCI 和叠层型片式磁珠 MLCB 以及叠层型片式 LC 组合元件技术的成熟而越来越受到人们的重视,每年以两 位数的速度增长,已经成为最重要的片式电子元件之一. 制备 MLCI 和 MLCB 的关键技术之一是制备高性能低 温烧结铁氧体粉料.当前世界上最好的低温烧结 NiCuZn
粉料由日本 TDK,村田等提供,这些公司对我国进行技术 封锁,不出售它的粉料. 用于制作叠层片式电感器,叠层片式铁氧体磁珠和 LC 滤波器等片式铁氧体元件及复合多片组件(MCM)的铁氧 体磁粉料必须具备以下特征: 1) 能够低温烧结.在内导体 A g 的熔点以下(～ 450℃)温度烧结时,可获得致密的铁氧体微观结构和优良 的电磁性能. 2) 能与 Ag 浆共烧.在 900℃ 左右与 Ag 浆共烧时, 不与 Ag 发生化学反应,不出现 Ag 离子扩散现象. 3) 满足流延,印刷工艺的要求,粉末的粒度分布,形 貌,表面特征等适应流延,印刷工艺的要求. 4) 满足三层镀工艺要求,用磁粉制成 ML 和 MLCB 后,其表面特性能适应端电极三层镀的条件. 目前的叠层片式铁氧体元件和多片组件,一般都采 用低温烧结 NiCuZn 铁氧体粉末,为了提高元器件的性能 和满足高频应用的要求正进行三个方面的研究与开发:第 一,进一步研究 NiCuZn 铁氧体,努力提高它的物理和电 磁性能;第二,开发低应力 MgCuZn 铁氧体和高频用六角 晶铁氧体等新的低温烧结粉料;第三,探索新的材料制备 工艺,以克服目前工艺技术存在的缺点.
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高性能低温烧结叠层片式电感器制作工艺
叠层片式电感器由于铁氧体与内线圈的独石结构特
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点,具有磁屏蔽结构,漏磁小,体积小,重量轻,可靠性 高的优点,因而比绕线型电感器更适合表面安装技术的高 密度组装要求. 叠层片式电感,叠层片式 L C 滤波器,叠层混合电 路,叠层片式磁珠排等叠层片式磁性元件的结构模型示于 图 1.近来,就小型化铁氧体叠层片式电感的尺寸规格而 言,市场上信息,通信类等电子产品所使用的主流产品已 从 1608/0603 型(1.6×0.8mm)转向 1005/0402 型(1.0× 0.5mm).磁珠,作为叠层片式电感的主要低端产品,尺 寸规格已降至 0603/0201 型.多磁珠并联的产品磁珠排,可 满足多条线路抑制噪声的需要,集成化的磁珠排占用 PCB 面积小,贴装效率高,生产成本低,主要用于家用电器 (VCD,DVD,电脑等)的抗电磁干扰.四连排的主流尺 寸已为 2010/0804(相当于四个 1005/0402 型磁珠).高附 加值的大电流磁珠排和高频磁珠排近来需求高涨,主要用 于电源部分的抗电磁干扰和高速数字信号的噪声抑制.日 本 TDK 公司的 TDKMP2 型磁珠的最大额定电流为 5A,尺 寸有 1608 和 2012 型.该公司用于 GHz 频段,采用 Z 型六 角晶系铁氧体材料的抑制噪声片珠已经问世.集成化铁氧体 /陶瓷复合组件,叠层片式 LC 滤波器,叠层 DC/DC 变换器 等磁性功能模块等,多用于超轻薄,便携式电子产品.目

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