專利名稱：：一種軟磁鐵氧體材料、電感器及制造工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及軟磁鐵氧體材料領域，尤其涉及一種用于制造電感器磁心之鎳鋅軟磁鐵氧體材料、采用該種材料制作的電感器及電感器的制造工藝。
背景技術：
：軟磁鐵氧體材料是電子工業(yè)中應用最廣泛的磁性材料之一，隨著信息產業(yè)、數字技術及光纖通信技術等的發(fā)展，軟磁鐵氧體的應用領域不斷擴展，已在國民經濟的各個領域得到廣泛的應用。電感器是在通訊設備和其它無線電裝置中使用最為廣泛的器件，它既要求高的品質因素和穩(wěn)定性，又要求體積小，其磁導率值應能滿足于通訊、計算機等it行業(yè)和電子整機對各種器件超小型化、微型化、輕量化、標準化發(fā)展需求。LGA、LGB型是一種高性能模壓電感器，所用磁心采用尖晶石結構軟i茲鐵氧體制作，根據不同的參數要求選^^相應的初始磁導率。但是，市場上適合生產模壓電感器的鐵氧體材料的居里溫度不高于120。C,經16(TC左右的高溫數十分鐘模壓，鐵氧體轉變?yōu)轫槾?，冷卻到室溫后磁矩不能完全恢復。因此，要制作高性能模壓電感器，就必須解決鐵氧體磁性材料的居里溫度、模壓封裝時的熱應力和熱固性環(huán)氧樹脂封裝后的機械應力問題。另外，在電感器的制造工藝中，無源元件的封裝形式一4殳有無封裝、熱縮套管封裝、液體環(huán)氧樹脂浸漬封裝、熱固性樹脂模壓封裝、金屬外殼密閉封裝、陶瓷外殼密閉封裝等，其環(huán)境適應性由劣到優(yōu)。分析了日本TDK、太陽誘電和國內七星飛行、金山益昕等廠家的產品結構，均采用熱縮套管封裝或液體環(huán)氧樹脂浸漬封裝，由于熱縮套管和液體環(huán)氧樹脂本身的性能所限，電感器無法適應-55+125。C的工作溫度。熱固性樹脂模壓封裝、金屬外殼密閉封裝以及陶瓷外殼密閉封裝可適應很寬的工作溫度范圍，但后二種結構成本較高。熱固性樹脂模壓封裝是比較合適的。但熱固性樹脂模壓成型過程中要經歷數十分鐘16(TC以上的高溫，一方面，高溫傳導將改變磁心的磁矩，導致電感器電性能變化，另一方面，磁心、銅線和樹脂的熱膨脹系數差異很大，溫度變化極易？I起機械損傷。
發(fā)明內容本發(fā)明實施例的目的在于提供一種軟磁鐵氧體材料，旨在解決現有技術中電感器磁心鐵氧體材料的居里溫度不高，使模壓后電感器在高溫環(huán)境下工作不太穩(wěn)定的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現的，一種軟磁鐵氧體材料，包括下述重量份的原料Fe203:55~70%wt，Zn0:9.5~i9.5%wt，Ni0:15~30%wt，CuO:5~10%wt，助燒劑:0.2~0.5%wt和礦化劑:0.3~0.6%wt。采用本發(fā)明的軟磁鐵氧體材料，通過在其組分配比中增加磁性氧化物Fe203、Ni0的含量，可提高尖晶石結構的穩(wěn)定性，減少性能缺陷。同時，通過添加微量的助燒劑和礦化劑，可提高燒結密度和減緩磁疇轉動，從而提高材料居里溫度，達到高性能模壓電感器所需的鐵氧體磁性材料要求，使生產出來的磁心經模壓后的性能變化控制在合適的范圍內。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種由所述軟^t鐵氧體材料制作的電感器，包括軟磁鐵氧體磁心、包覆于所述磁心上之線圈、與所述磁心相連的導線以及包覆于所述磁心和線圈外表面之環(huán)氧樹脂層，本發(fā)明電感器在所述線圈外表面與環(huán)氧樹脂層之鄰接面上，還設有一緩沖層。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種由所述軟石茲鐵氧體材料制作的電感器的制造工藝，其具體步驟為1)將Fe2。3:55~70%wt,ZnO:9.5~19.5%wt,Ni0:15~30%wt，CuO:55~10%wt,助燒劑0.2~0.5%wt和礦化劑0.3~0.6%wt原料混合，然后采用二次還原燒結法或平衡氣氛燒結法制備粉料；2)將步驟l)粉料采用粉末冶金后沖壓成型制成所需的磁心形狀；3)采用粉料假燒工藝，去除粉料中的雜質并形成初步的尖晶石結構；4)在磁心上繞制線圈后，采用流延涂布工藝將熱塑性材料涂敷于線圈表面，并經低溫3Q。C~65。C烘烤干燥；5)將熱固性塑性材料從溫度為0°C~l(TC的低溫箱中取出，至少放置24小時，使其達到環(huán)境溫度；6)將夾具和繞有線圈的磁心放入烤箱內預熱，滿足165±15。C的工藝要求后，將夾具連同有線圈的磁心放在下模上，合模，然后加入已預熱充分的熱固性塑性材料注塑，注塑完畢后，啟動脫模程序自動脫模；7)將模壓后的電感器從模具中取出，自然冷卻后，去除溢料；8)將產品固化即可。本發(fā)明所設計的電感器結構，在結構上采用雙層樹脂包封設計，其內層采用熱塑性材料，可保護漆包銅線在模壓高溫成型過程中不受樹脂損傷，并緩沖熱應力作用；外層采用熱固性塑料材料，耐高溫性能好，具有優(yōu)異的高溫性能。采用本發(fā)明制作工藝成型后的電感器的工作溫度范圍可由目前的-4(TC~+105°(:范圍提高至-55°C~+125°C，環(huán)境類別達到2B。同時，在16(TC以上的高溫傳導時，磁心的磁矩無改變，各方面性能均達到了較高的水平。圖1是本發(fā)明軟磁鐵氧體材料與現有技術軟磁鐵氧體材料初始導磁率/溫度曲線圖2是本發(fā)明提供的實施例LGA電感器結構示意圖；圖3是圖2之A—A一見圖4是本發(fā)明提供的實施例LGB電感器結構示意圖。圖5是圖4之B—B一見圖。具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在軟磁鐵氧體材料
技術領域：
里，其主要成分主要為Fe203、Zn0、Ni0、Cu0、MgO等等，其選用原則主要根據如下幾點要求(1)根據客戶的使用要求，給出具體測量條件下的磁導率或阻抗等參數的數據進行選??；(2)根據客戶的來樣，同工廠進行了測量后確定相近的材料牌號。(3)根據客戶提供的同行生產的材料牌號來查找確定。(4)客戶有特別性能要求的，根據客戶的開發(fā)產品進行確定。上述要求中，各組分的選擇、配比以及添加劑的選擇和配比是生產適合的磁導率以及適配所需性能的關鍵。實際生產中必須嚴格控制各成分含量，否則對鐵氧體材料性能產生很大影響。本發(fā)明LGA型、LGB型電感器類似產品所用磁心采用尖晶石結構軟磁鐵氧體，根據不同的參數要求選擇相應的初始磁導率。但由于目前現有技術中適合生產模壓電感器的鐵氧體材料居里溫度不高于12(TC，經160。C左右的高溫數十分鐘模壓，鐵氧體轉變?yōu)轫槾牛鋮s到室溫后磁矩不能完全恢復。因此，本發(fā)明在軟磁鐵氧體材料選擇中，調整了金屬氧化物配比，并采用二次燒結法或平衡氣氛燒結法制備粉料，同時采用一定的熱處理工藝進一步改善粉料的顯微結構性能，促使其均勻化，以消除內應力，調節(jié)離子、空位的穩(wěn)定分布狀態(tài)，提高磁性材料的居里溫度。本發(fā)明包括下述重量份的原料Fe203:55~70%wt,ZnO:9.5-19.5%wt，NiO:15~30%wt，CuO:5~10%wt,助燒劑0.2~0.5%wt和礦化劑0.3~0.6%wt。上述組分中，增加磁性氧化物Fe203、NiO的含量有助于提高尖晶石結構的穩(wěn)定性，減少性能缺陷，同時通過添加微量的助燒劑和礦化劑，可提高燒結密度和減緩磁疇轉動，避免Zn的揮發(fā)，從而提高材料居里溫度，達到高性能模壓電感器所需的鐵氧體磁性材料。其中，助燒劑Bi203:0.2-0.5%wt、礦化劑Si02:0.15—0.2%wt、Ti02:0.1~0.3%wt、LiOH:0.050.1Q/0wt。其與現有技術對比的初始導》茲率/溫度曲線可參見圖1。由圖l可知，采用本發(fā)明軟磁鐵氧體材料生產出來的磁心，經模壓后的性能變化控制在合適的范圍，能夠達到所需要的磁導率和居里溫度，從而實現了本發(fā)明的目的。本發(fā)明軟磁鐵氧體材料各組分具體的實施例如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>圖2~圖4展示了采用本發(fā)明軟磁鐵氧體材料制作的LGA、LGB電感器結構示意圖。如圖2~圖4所示，本發(fā)明電感器包括軟》茲鐵氧體》茲心1、包覆于所述磁心1上之線圈3、與所述磁心1中心孔相連的熱浸錫合金表面鍍層導線2以及包覆于所述f茲心1和線圈3外表面之環(huán)氧樹脂層5,其中LGA電感器之鍍錫導線2設于》茲心1兩端，而LGB電感器鍍錫導線2位于》茲心1同一端，彼此有一定的間距；本發(fā)明在所述線圈3外表面與環(huán)氧樹脂層5之鄰接面上，還設有一緩沖層4。所述緩沖層4可采用熱塑性材料，可優(yōu)選硅橡膠、聚酯或由鐵氧體粉料、有機溶劑和粘結劑制成的復合填料，可保護漆包銅線在模壓高溫成型過程中不受樹脂損傷，并緩沖熱應力作用實際加工中，要求環(huán)氧樹脂層5和緩沖層4二者收縮率配合適當。本發(fā)明還提供了一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，包括下述步驟1)^)fFe203:55~70%wt,ZnO:9.5~19.5%wt,MO:15~30%wt，CuO:5~10%wt,助燒劑0.2~0.5%wt和礦化劑0.3~0.6%wt原料混合，然后采用二次還原燒結法或平衡氣氛燒結法制備粉料；2)將步驟l)粉料采用粉末冶金后沖壓成型制成所需的磁心形狀3)采用粉料假燒工藝，去除粉料中的雜質并形成初步的尖晶石結構，假燒最高溫度為980°C±80°C，保溫時間為3h±lh;4)在磁心上繞制線圈后，采用流延涂布工藝將熱塑性材料涂敷于線圈表面，并經低溫烘烤干燥；5)將熱固性塑性材料環(huán)氧樹脂從溫度為(TC1(TC的低溫箱中取出，至少放置24小時，使其達到環(huán)境溫度；6)將夾具和繞有線圈的磁心放入烤箱內預熱，預熱時間為5土lmin,滿足165士15。C的工藝要求后，將夾具連同有線圈的磁心放在下模上，合模，然后加入已預熱充分的熱固性塑性材料注塑，注塑完畢后，啟動脫模程序自動脫模；7)將模壓后的電感器從模具中取出，自然冷卻后，去除溢料；8)將產品固化，固化條件為先在90土5。C條件下固化1.5h，然后在后115士5。C的條件下固化lh。上述過程完成后，即完成了電感器的封裝。本發(fā)明技術性能與國內外類似產品對比a)封裝形式、外形尺寸與工作溫度表l封裝形式、外形尺寸與工作溫度對照表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>b)產品實物對比測試分別取0307-0.22iaH和0908-2200)aH的各廠電感器各72只，按Q/ZHF0036-2008和Q/ZHF0037-2008標準檢測，結果如表2、表3:表20307-0.22nH電感器才全測結果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表30908-2200nH電感器4企測結果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>高溫壽命+125'C(不合格只)0841212從性能檢測結果看，本發(fā)明產品室溫電參數達到或接近日本產品、優(yōu)于國內產品水平，但參數離散性不如日本產品；所有廠家的產品經-40~+85°(:溫度變化和+85。C高溫壽命均無失效，但-55~+125匸溫度變化和+125匸高溫壽命僅本發(fā)明產品無失效，TDK和太陽誘電產品各有數只失效，國內廠家七星飛行和金山益昕產品無一只合格。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。權利要求1、一種軟磁鐵氧體材料，其特征在于包括下述重量份的原料Fe2O355～70％wt，ZnO9.5～19.5％wt，NiO15～30％wt，CuO5～10％wt，助燒劑0.2～0.5％wt和礦化劑0.3～0.6％wt。2、如權利要求1所述的軟磁鐵氧體材料，其特征在于，所述助燒劑為Bi203,所述礦化劑為Si02、匸02和LiOH,其中，所述的礦化劑中，Si02:0.15~0.2%wt、Ti02:0.1~0.3%wt、LiOH:0.05~0.l%wt。3、一種采用權利要求1或2所述的軟磁鐵氧體材料制成的電感器，包括軟磁鐵氧體磁心、包覆于所述磁心上之線圈、與所述^f茲心相連的導線以及包覆于所述磁心和線圈外表面之環(huán)氧樹脂層，其特征在于在所述線圈外表面與環(huán)氧樹脂層之鄰接面上，還設有一緩沖層。4、如權利要求3所述的電感器，其特征在于所述緩沖層采用熱塑性材料。5、如權利要求4所述的電感器，其特征在于所述熱塑性材料優(yōu)選硅橡膠、聚酯或由鐵氧體粉料、有機溶劑和粘結劑組成的復合填料。6、一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，其特征在于包括下述步驟1)將Fe2。3:55~70%wt,ZnO:9.5~19.5%wt,NiO:15~30%wt，CuO:5~10%wt，助燒劑0.2-0.5%wt和礦化劑0.3~0.6%wt原料混合，然后采用二次還原燒結法或平^f氣氛燒結法制備粉料；2)將步驟l)粉料采用粉末冶金后沖壓成型制成所需的磁心形狀；3)采用粉料假燒工藝，去除粉料中的雜質并形成初步的尖晶石結構；4)在磁心上繞制線圈后，采用流延涂布工藝將熱塑性材料涂敷于線圈表面，并經低溫30°C~65。C烘烤干燥；5)將熱固性塑性材料從溫度為(TC~l(TC的低溫箱中取出，至少放置24小時，使其達到環(huán)境溫度；6)將夾具和繞有線圈的磁心放入烤箱內預熱，滿足165±15。C的工藝要求后，將夾具連同有線圈的磁心放在下模上，合模，然后加入已預熱充分的熱固性塑性材料注塑，注塑完畢后，啟動脫模程序自動脫模；7)將模壓后的電感器從模具中取出，自然冷卻后，去除溢料；8)將產品固化即可。7、如權利要求6所述的一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，其特征在于所述步驟3)之假燒最高溫度為980。C土8(TC,保溫時間為3h士lh;8、如權利要求6所述的一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，其特征在于所述步驟6)之預熱時間為5±lmin。9、如權利要求6所述的一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，其特征在于所述步驟6)之熱固性塑性材料為環(huán)氧樹脂。10、如權利要求6所述的一種軟磁鐵氧體電感器制造工藝，其特征在于所述步驟8)之固化條件為先在90士5X:條件下固化l.Sh，然后在后II5±5。C的條件下固化lh。全文摘要本發(fā)明提供了一種軟磁鐵氧體材料，其包括下述重量份的原料Fe₂O₃55～70％wt，ZnO9.5～19.5％wt，NiO15～30％wt，CuO5～10％wt，助燒劑0.2～0.5％wt和礦化劑0.3～0.6％wt。采用上述材料制成的電感器，包括軟磁鐵氧體磁心、包覆于所述磁心上之線圈、與所述磁心相連的導線以及包覆于所述磁心和線圈外表面之環(huán)氧樹脂層，在所述線圈外表面與環(huán)氧樹脂層之鄰接面上，還設有一緩沖層。本發(fā)明還提供了一種電感器的制造工藝。采用本發(fā)明制作的電感器，可提高磁心材料居里溫度，達到高性能模壓電感器所需的鐵氧體磁性材料要求，成型后的電感器的工作溫度范圍可由目前的-40℃～+105℃范圍提高至-55℃～+125℃，環(huán)境類別達到2B。文檔編號H01F27/30GK101409123SQ200810142509公開日2009年4月15日申請日期2008年7月25日優(yōu)先權日2008年7月25日發(fā)明者丁曉鴻,付賢民,樊應縣,林滕,王上衡,王勝剛,王裕凡,倩肖,黃寒寒申請人:深圳振華富電子有限公司