低温烧结MgCuZn铁氧体粉料研制及其在叠层片式电感器应用研究

摘要

随着电子技术的快速发展，电子元件片式化、小型化水平逐年提高。在无源元件片式化、小型化的进程中，电感类磁性元件相对落后于阻容元件，但叠层片式电感器（MLCI）近二十年来发展十分迅速。MLCI的结构是由交替叠加的铁氧体层和内导体层利用低温共烧陶瓷（LTCC）技术形成的独石结构，制造过程采用了先进的厚膜多层印刷技术和叠层工艺，因此可实现超小型化。同时，相对于绕线式结构的电感器，MLCI还具有体积小、重量轻、磁屏蔽良好、漏磁通小、适于高密度组装等一系列优点，已成为电感器的主流产品。低温烧结铁氧体粉料是制作MLCI的重要原材料，迄今为止国内外研究最多及应用最广的MLCI原材料是NiCuZn铁氧体粉料，但由于近年来NiCuZn原材料价格居高不下，许多MLCI生产厂家及研究机构致力于研究可以取代低温烧结 NiCuZn铁氧体粉料的低成本材料。研究发现，MgCuZn铁氧体粉料有良好的磁性能及烧结特性，并且我国镁资源丰富，原材料成本较低。因此，MgCuZn铁氧体有望成为 NiCuZn铁氧体较为理想的替代材料，应用于MLCI生产。　　本文以Fe2O3、MgO、ZnO及CuO为主要原料，通过掺杂Bi2O3，并添加微量的CoO，采用氧化物法制备成磁导率μ=100±15的低温烧结 MgCuZn铁氧体材料，并应用至叠层片式电感器生产线上进行工艺验证研究。样品研制时先确定MgCuZn氧化物混合粉料的基本配方，在此基础上对混合粉料进行Bi2O3的掺杂，再利用现代测试仪器如线膨胀测量仪、激光粒度分析仪对材料物理性能及电磁性能进行分析，研究了粉料的配方、预烧温度和掺杂等因素对所制作粉料性能的影响，并结合LTCC工艺的需要，优选出粉料的配方、预烧温度和掺杂量，制备出适合于叠层片式电感器LTCC用的MgCuZn铁氧体粉料。随后将MgCuZn粉料应用于深圳振华富电子有限公司MLCI生产线进行工艺验证并制作出MLCI样品，对样品的性能参数进行了检测与分析，并与NiCuZn铁氧体MLCI的产品性能进行对比研究，发现低温烧结MgCuZn铁氧体作为较低成本的原材料，可应用于叠层片式电感器、磁珠的生产制造。

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第一章 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外低温烧结MgCuZn铁氧体的研究概况

1.3 本论文主要研究内容及章节安排

第二章 MgCuZn铁氧体的制备工艺及关键特性分析

2.1 软磁铁氧体制造工艺

2.2 MgCuZn铁氧体制备工艺

2.3 MgCuZn铁氧体的结构及关键特性分析

2.4 本章小结

第三章 低温烧结MgCuZn铁氧体材料的制备

3.1 材料制备工艺流程

3.2 具体实验过程

3.3 本章小结

第四章 MgCuZn粉料制备叠层片式电感工艺验证

4.1 MLCI制造工艺流程及对铁氧体粉料的要求

4.2 MgCuZn叠层片式电感的工艺验证过程

4.3 叠层片式电感样品性能测试及比较分析

4.4 样品一致性及可靠性试验验证

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本论文研究总结

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果