一種薄膜磁芯電子變壓器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種薄膜磁芯電子變壓器，包括微晶玻璃基片、電極、絕緣層、鐵氧體，微晶玻璃基片上依次覆有電極、絕緣層、鐵氧體、絕緣層、電極，所述的電極是銅薄膜，所述的絕緣層是厚度為0.3?0.4μm的二氧化硅薄膜，所述的鐵氧體是鎳鋅鐵氧體。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：采用高精度的薄膜制造技術(shù)，以激光氣相沉降的方法，在微晶玻璃基片上制作多層厚度為納米或微米級的金屬、金屬氧化物薄膜，形成磁芯和繞組。磁性材料采用高性能的鎳鋅鐵氧體提高磁性能，導(dǎo)電材料選用銅作為電極性價(jià)比較高利于制作，絕緣材料選用二氧化硅，增強(qiáng)絕緣性。
【專利說明】
一種薄膜磁芯電子變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種薄膜磁芯電子變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]為適應(yīng)電子設(shè)備的小型化，電子變壓器的一個(gè)重要發(fā)展方向，是從立體結(jié)構(gòu)向平面結(jié)構(gòu)、片式結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)發(fā)展，從而形成一代又一代的新型電子變壓器:R型變壓器、平面變壓器、片式變壓器、薄膜變壓器。電子變壓器整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展，形成新的磁芯結(jié)構(gòu)和繞線結(jié)構(gòu);采用新的材料，對技術(shù)和生產(chǎn)工藝帶來新的發(fā)展方向。
[0003]專利申請?zhí)?201320015737.1，公開了一種新型錳鋅鐵氧體材質(zhì)貼片磁芯，該種磁芯所采用的制造工藝采用電鍍的方式，層級偏厚，體積較大，而且只能作為磁芯使用，無法滿足使用要求。而且所采用的金屬材料成本較高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0004]薄膜變壓器采用高精度的薄膜制造技術(shù)，以物理或化學(xué)氣相沉積的方法，在基片上制作單層或多層厚度為納米級或微米級的金屬、金屬氧化物、或氮化物薄膜，形成磁芯和繞阻。但是該種結(jié)構(gòu)的薄膜變壓器工作頻率達(dá)不到吉赫級，功率密度也比較低無法滿足使用要求，因此需要改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種薄膜磁芯電子變壓器，提尚磁性能，減少變壓器體積，提尚廣品性能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種薄膜磁芯電子變壓器，包括微晶玻璃基片、電極、絕緣層、鐵氧體，微晶玻璃基片上依次覆有電極、絕緣層、鐵氧體、絕緣層、電極，所述的電極是銅薄膜，所述的絕緣層是厚度為0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的鐵氧體是鎳鋅鐵氧體。
[0008]所述的鐵氧體厚度為0.3-0.4μπι。
[0009]所述的電極厚度為0.2-0.3μπι。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]采用高精度的薄膜制造技術(shù)，以激光氣相沉降的方法，在微晶玻璃基片上制作多層厚度為納米或微米級的金屬、金屬氧化物薄膜，形成磁芯和繞組。
[0012]磁性材料采用高性能的鎳鋅鐵氧體提高磁性能，導(dǎo)電材料選用銅作為電極性價(jià)比較高利于制作，絕緣材料選用二氧化硅，增強(qiáng)絕緣性。電子變壓器為層級結(jié)構(gòu)，體積小，變壓器的工作頻率達(dá)到IGHZ;工作溫度為25°C?120°C ；功率密度:46w/cm2;效率:94% ;損耗:<35Omw/cm3。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1_微晶玻璃基片2-電極3-絕緣層4-鐵氧體。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
[0016]見圖1，一種薄膜磁芯電子變壓器，包括微晶玻璃基片1、電極2、絕緣層3、鐵氧體4，微晶玻璃基片I上依次覆有電極2、絕緣層3、鐵氧體4、絕緣層3、電極2，所述的電極2是銅薄膜，所述的絕緣層3是厚度為0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的鐵氧體4是鎳鋅鐵氧體4。
[0017]其中，鐵氧體4厚度為0.3-0.4μπι。電極2厚度為0.2-0.3μπι。
[0018]實(shí)施例:
[0019]薄膜磁芯電子變壓器采用高精度的薄膜制造技術(shù)，以激光氣相沉降的方法，在微晶玻璃基片I上制作多層厚度為納米或微米級的薄膜，形成磁芯和繞組。
[0020]磁性材料采用高性能的鎳鋅鐵氧體4，導(dǎo)電材料選用銅，絕緣材料選用二氧化硅。
[0021]薄膜變壓器采用激光束氣相沉降法，在微晶玻璃襯底上制作多層厚度為納米級的銅、金屬氧化物、高磁導(dǎo)率鐵鎳合金薄膜。結(jié)構(gòu)上采用多層微細(xì)結(jié)構(gòu)，可以使變壓器在磁性能和線圈匝數(shù)上有很大的變化范圍，以滿足不同電路的要求。多層磁性薄膜可以提高電阻率，在高頻下有較高的磁導(dǎo)率;多層導(dǎo)電膜可以提高電感量，采用銅作為繞組導(dǎo)線可以降低電阻和噪聲;采用介電常數(shù)ε=4的S12作為繞組的層間絕緣，能夠降低繞組間的電容耦合。
[0022]薄膜變壓器的制作，首先清洗微晶玻璃基片I，去除基片表面上的油污及灰塵，其次制作S12絕緣膜(絕緣層3)、鎳鋅軟磁鐵氧體4膜(鐵氧體4)，然后制作電極2。激光束氣相沉降采用波長1030nm，輸出功率2kw的半導(dǎo)體激光器。
[0023]在鐵氧體4的配方中，以Zn含量為變量X的分子式為Ni(l-X)ZnXFe204，我們采用正交實(shí)驗(yàn)分析法對配方進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)X從0.1增加到0.4，鎳鋅鐵氧體4的飽和磁通密度從260mT逐漸上升到480mT，當(dāng)Zn含量增加到0.45時(shí)，飽和磁通密度則降到460mT。是因?yàn)樵阪囦\鐵氧體4中Zn含量增加，使得Zn2離子取代了 Ni2離子，實(shí)驗(yàn)表明Zn含量適當(dāng)可以提高飽和磁通密度，最終我們選擇了 N1.6Zn0.4Fe204配方。
[0024]絕緣層3中S12添加劑量:
[0025]采用正交實(shí)驗(yàn)法研究了 S12添加劑對SHS法制得的N1.6Zn0.4Fe204鐵氧體4的微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。當(dāng)所加的S i O 2從OW t %到IW t %時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)和晶粒大小無明顯的變化，但S12的加入對鐵氧體4孔隙率的形成有明顯的影響。初始導(dǎo)磁率隨著S12量的增加而增加，并當(dāng)S12摻雜量達(dá)到0.2Wt%時(shí)達(dá)到頂峰。功率損耗呈現(xiàn)出V形變化規(guī)率，此外S12摻雜對鎳鋅鐵氧體4的穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度均有影響。綜合考慮我們選擇S12添加量為0?
[0026]激光束氣相沉降工藝
[0027]通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)激光束氣相沉降工藝制備NiZn鐵氧體4薄膜工藝中，薄膜的沉降速率隨基片溫度升高而增大，達(dá)到一定溫度后又隨基片溫度的升高而下降。薄膜沉降過程，隨氧壓的升高，沉積速率下降，但磁性能逐步提高，反映出氧對薄膜磁性能有顯著的改善作用。綜合多種因素，我們選擇溫度控制在550°C，氧壓10Ρ，及外加偏磁的工藝制備磁性能優(yōu)異的NiZn鐵氧體4薄膜。
[0028]最終實(shí)現(xiàn)薄膜變壓器工作范圍:工作頻率:IGHz;工作溫度:25°C?120°C ;功率密度:46w/cm2;效率:94% ;損耗:<350mw/cm3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄膜磁芯電子變壓器，其特征在于，包括微晶玻璃基片、電極、絕緣層、鐵氧體，微晶玻璃基片上依次覆有電極、絕緣層、鐵氧體、絕緣層、電極，所述的電極是銅薄膜，所述的絕緣層是厚度為0.3-0.4μπι的二氧化硅薄膜，所述的鐵氧體是鎳鋅鐵氧體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜磁芯電子變壓器，其特征在于，所述的鐵氧體厚度為.0.3-0.4μπι.3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜磁芯電子變壓器，其特征在于，所述的電極厚度為.0.2~0.3μι.
【文檔編號】H01F27/24GK205542253SQ201620226461
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】張健, 孟令旗, 楊曾光, 陳陽, 王樹軍, 徐勇, 尹建華, 趙婷婷, 宋羽桐
【申請人】鞍山市正發(fā)電路有限公司