LTCC功率电感基体与非磁性铁氧体材料匹配共烧方法及电感
技术领域
本发明公开一种功率电感基体制造方法，特别是一种LTCC功率电感基体与非磁性铁氧体材料匹配共烧方法。
背景技术
随着电子移动终端的功能不断增多，其需要的工作电压也随之变得多样化。像手机、数码相机、PDA等诸多以电池供电的产品，它们的LCD背光驱动、功放模块和IC的电源电路均需要不同的输出电压。这样，需要一个DC到DC的转换器来将电池电源的电压转换成不同的多个电压给上述功能块供电。因此，为了减小功耗，延长电池寿命，高效率的电压转换器被广泛地使用，而影响转换器效率的关键因素是功率电感器。同时，电子移动终端变得越来越来小，越来越薄，因而DC/DC转换器也需更小、更薄。但随着转换频率越来越高，功能越来越多，对小而薄型功率电感的额定电流的要求也越来越高。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的电子产品要求功率电感器的体积越来越小，本发明提供一种LTCC功率电感基体与非磁性铁氧体材料匹配共烧方法，其采用特殊的材料配比和工艺，可生产出一系列非常适合小型移动终端产品中DC/DC转换使用的功率电感，这些器件不但尺寸小，厚度薄，而且额定电流大。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种LTCC功率电感基体与非磁性铁氧体材料匹配共烧方法，该方法为由低温烧结NiCuZn铁氧体材料和非磁性铁氧体材料通过LTCC湿法流延工艺进行匹配共烧。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的方法包括下述步骤：
(1)、预烧粉料的制备：NiCuZn铁氧体材料的制备：将NiCuZn铁氧体的原材料在研磨机进行湿法研磨，研磨时间按质量比计，NiCuZn铁氧体材料：研磨介质：有机溶剂的质量比为1:2:1，研磨后在850℃煅烧2.5h制得铁氧体煅烧料；B、非磁性铁氧体材料的制备：将非磁性铁氧体材料在研磨机进行湿法研磨，研磨时间按质量比计，铁氧体材料：研磨介质：有机溶剂的质量比为1:2:1，研磨后在850℃煅烧2.5h制得铁氧体煅烧料；
(2)、混合料的制备：在步骤(1)所制得的铁氧体预烧粉料中加入有机添加剂后在研磨机研磨后得到铁氧体浆料；在步骤(1)所制得的非磁性铁氧体预烧粉料加入有机添加剂后在研磨机研磨后得到非磁性铁氧体浆料；
(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流延至设计厚度，再将非磁性铁氧材料按设计层数和厚度进行流延，再流延铁氧材料，得到整个器件的湿法膜片。
(4)、将步骤(3)中所得膜片烘干，将膜片按照设计大小切成生胚；
(5)、将步骤(4)中所得生胚进行排胶，烧结，最终得到磁性与非磁性铁氧体材料的匹配共烧体。
所述的NiCuZn铁氧体的原材料包括NiO、ZnO、CuO及Fe2O3，NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比为13:13:7:66。
所述的非磁性铁氧体材料为CuZn铁氧体材料，CuZn铁氧体材料包括NiO、ZnO、CuO和Fe2O3，NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比为0.1:29:7:63。
所述的步骤(1)中的研磨介质采用不锈钢球。
所述的步骤(2)中的有机添加剂包含有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂，铁氧体预烧粉料、有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂的质量比为(90～100)：(80～90)：(20～25)：(20～2.5)：(10～1.5)。
所述的有机溶剂为醋酸正丙脂和乙醇的混合物。
采用上述方法制得的一种共烧体为基体材料的电感，所述的电感包括有基体(1)，所述的基体(1)内从下向上依次设有铁氧体浆料层(2)、非磁性铁氧体浆料层(3)和铁氧体浆料层(2)，所述的铁氧体浆料层(2)和非磁性铁氧体浆料层(3)上设有金属导体(4)。
本发明的有益效果是：本发明应用LTCC工艺实现NiCuZn铁氧体与非磁性铁氧体材料匹配，其中将非磁性铁氧体层作为非磁性气隙调节整个共烧体的磁性能和元件的电性能，得到一种能在低温900℃烧结，无分层开裂，无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优于无非磁性气隙电感。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明中的磁性和非磁性铁氧体匹配共烧体的结构图。
图2为本发明共烧方法制得的LTCC功率电感器件的叠层分布图。
图3为本发明的工艺流程图。
图4为本发明的共烧体制作的功率电感的直流特性。
图中，1-基体，2-铁氧体浆料层，3-非磁性铁氧体浆料层，4-金属导体。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明主要为一种LTCC功率电感器磁性和非磁性铁氧体匹配共烧方法，由低温烧结NiCuZn铁氧体材料和非磁性铁氧体材料通过LTCC湿法流延工艺进行匹配共烧。大致流程如图3，本发明主要包括下述步骤：
(1)、预烧粉料的制备：本实施例中，预烧粉料主要包括两种，一种为NiCuZn铁氧体材料，另一种为非磁性铁氧体材料，两种粉料的制备顺序不分前后，A、NiCuZn铁氧体材料的制备：将NiCuZn铁氧体的原材料在研磨机进行湿法研磨，研磨时间按质量比计，研磨后颗粒度范围0.5～1um。NiCuZn铁氧体材料：研磨介质：有机溶剂的质量比为1～2:2～3:1～2，研磨后在850～900℃煅烧2～3h制得铁氧体煅烧料，本实施例中，NiCuZn铁氧体的原材料包括NiO、ZnO、CuO及Fe2O3，且NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比为13:13:7:66，本实施例中，研磨介质采用不锈钢球；B、非磁性铁氧体材料的制备：将非磁性铁氧体材料在研磨机进行湿法研磨，研磨时间按质量比计，铁氧体材料：研磨介质：有机溶剂的质量比为1～2:2～3:1～2，研磨后在850～900℃煅烧2～3h制得铁氧体煅烧料，本实施例中，非磁性铁氧体材料为CuZn铁氧体材料，主要包括NiO、ZnO、CuO和Fe2O3，且NiO、ZnO、CuO、Fe2O3的质量比为0～3:25～30:5～10:60～65，本实施例中，研磨介质采用不锈钢球(直径2-6mm)；
磁性铁氧体材料和非磁性铁氧体材料的收缩率
上表可以看出，两种材料的收缩率接近，具有实现匹配共烧的条件。
(2)、混合料的制备：在步骤(1)所制得的铁氧体预烧粉料中加入有机添加剂后在研磨机研磨后得到铁氧体浆料，本实施例中，有机添加剂包含有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂，铁氧体预烧粉料、有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂的质量比为(90～100)：(80～90)：(20～25)：(20～2.5)：(10～1.5)，本实施例中，有机溶剂为醋酸正丙脂和乙醇(配比：80:20)的混合物；在步骤(1)所制得的非磁性铁氧体预烧粉料加入有机添加剂后在研磨机研磨后得到非磁性铁氧体浆料，本实施例中，有机添加剂包含有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂，铁氧体预烧粉料、有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂的质量比为(90～100)：(80～90)：(20～25)：(20～2.5)：(10～1.5)，本实施例中，有机溶剂为醋酸正丙脂和乙醇的混合物；
(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流延至设计厚度，再将非磁性铁氧材料按设计层数和厚度进行流延，再流延铁氧材料，得到整个器件的湿法膜片。
(4)将步骤(3)中所得膜片使用烘箱烘干(65℃，48小时)，将膜片按照设计大小切成生胚；
(5)将步骤(4)中所得生胚进行排胶(粘合剂等有机物的排除)，烧结(900度，保温120分钟)，如图1和图2所示，最终得到磁性与非磁性铁氧体材料的匹配共烧体。
采用上述方法共烧体制作的功率电感的直流特性如图4所示。
本发明应用LTCC工艺实现NiCuZn铁氧体与非磁性铁氧体材料匹配，其中将非磁性铁氧体层作为非磁性气隙调节整个共烧体的磁性能和元件的电性能，得到一种能在低温900℃烧结，无分层开裂，无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优于无非磁性气隙电感。
