一種疊層片式磁珠的制備方法與流程
本發明涉及電子元器件領域，具體地說，涉及一種疊層片式磁珠的制備方法。
背景技術：
磁珠就是一個填充磁芯的電感器，利用它的阻抗在高頻下迅速增加的特性和磁性材料的電磁損耗機理來抑制和吸收高頻噪聲，從而達到抗電磁干擾的目的。疊層型片式磁珠是近年來發展起來的一種高新技術產品，隨著工業自動化的發展，特別是現代通訊業(如手機等便攜終端產品)的發展，疊層片式磁珠以其良好的磁屏蔽性、小型化等優勢成為電子元件領域重點開發的產品。其應用范圍涉及移動設備、電腦、服務器、個人導航系統、個人多媒體設備和汽車系統等。
然而，目前疊層片式磁珠的制備技術主要是采用瀑布流延的濕法流延工藝來制作其上基板和下基板的，由于濕法成型線采用的回轉式軌道較長，走一圈需要10-20分鐘，且每層瀑布流延的膜片厚度不能超過40微米，否則就會烘干不了而出現不良。而上基板和下基板的厚度都需要500微米左右，因此，光是做上基板和下基板都需要轉用12-15圈，耗用時間約需120-300分鐘。生產效率較低。同時，采用濕法流延工藝制作，所配制的漿料配方中，溶劑比例高達45-50％，磁體收縮率達到27-30％，烘巴塊需要72-100小時，既拉長生產周期，也增加材料耗用和生產成本，由于收縮率大也容易引起疊層片式磁珠應力跳片的質量問題。
技術實現要素：
為了解決上述濕法流延工藝生產疊層片式磁珠造成的生產周期長、效率低、收縮率大的問題。本發明提供一種干法流延和濕法流延工藝相結合的方法來制備疊層片式磁珠。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種疊層片式磁珠的制備方法，包括如下步驟：
(1)漿料的制備：
將磁導率均勻的鐵氧體粉料與有機溶劑均勻混合，同時加入分散劑、增塑劑和消泡劑，通過高能球磨使漿料混合均勻；再加入粘合劑并進行二次球磨，各物質的質量百分比為：鐵氧體磁粉40～65％，PVB粘合劑3～8％，有機溶劑30～45％，分散劑0～2％，增塑劑0～7％，消泡劑0～2％；
(2)干法流延：
采用高精密的鋼帶流延機來制備下基板和上基板，針對制備的流延漿料的流變特性，調整流延機刮刀與襯底間的距離為30-60微米；調整鋼帶速度為500-800RPM，調整干燥過程中的烘干溫度為80-100℃，保溫時間為2-4分鐘，可以得到干燥后的膜片，再將膜片按設計要求厚度疊壓再一起，形成下基板和上基板。
(3)濕法流延：
采用一體化濕法成型生產線，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生產中間介質膜,膜厚為5-35微米；
(4)絲網印刷：
通過兩臺絲網印刷機交替印刷的方式，使導電銀漿在介質膜片上形成具有指定設計形狀的圖案，使之形成電路或電路的組成部分，印刷后的圖案與設計圖案在尺寸形狀上一致且具有均勻厚度，其厚度為1-3微米；印刷的順序依次為：干法疊壓下蓋板，印刷下引出端，印刷點柱，濕法成型介質層，印刷內部線圈，印刷點柱，重復這些步驟直至完成設計內部線圈圈數，然后再印刷上引出端，干法疊壓上蓋板；
(5)等靜壓：
把巴塊放入高壓力的熱等靜壓水壓機，設定好工藝參數：20MPa-40MPa,20-30分鐘，水溫45-55℃；使巴塊在重壓下，保證其致密性；
(6)切割：
把已經致密化的巴塊，通過高精度和高速的切割機，按照圖形的分切線，分切成大小一致的長方體，形成磁珠生片；
(7)排膠：
把磁珠生片放入大風量下溫度均勻的烘箱里，把磁珠生片中的有機物有規律地分解排出；排膠的最高溫度為350℃，時間為40-60小時。
(8)高溫燒結：
采用二步燒結法對多層片式磁珠坯片進行燒結。
(9)倒角：
把燒結后的多層片式磁珠坯片和氧化鋁球磨介按1:1的體積比例混合，在加滿水，放在行星倒角機里，進行滾動研磨，轉速為180RPM，時間為2-4小時；去除毛刺和尖銳的棱角。
(10)封端：
通過高精度的封端機，把已經倒角的磁珠芯片的兩端沾上厚薄均勻、寬窄一致的外導電極銀漿，并通過烘干加溫到180℃把外導電極銀漿進行固化；
(11)燒銀：
把封端后的磁珠，放入高溫燒端爐中，設定好工藝參數：最高800-820℃，8-10分鐘；外導電極漿料在高溫的條件下，形成包裹產品端頭的銀層，并與內導電極形成相熔連接，從而在產品端頭形成金屬銀層。
(12)表面處理：
把燒銀后的磁珠，通過電化學反應的原理，在外電極上先后覆蓋一層均勻的鎳層和錫層。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，步驟(8)所述的高溫燒結：先讓坯片在100-600℃進行緩慢升溫，以排除溶劑和粘合劑，在600℃下進行保溫2h，以排除有機物；待有機物排凈后，對坯片進行快速升溫至900℃并進行4-6小時的保溫，使樣品燒結成瓷，此后迅速降溫至600℃保溫3小時。在該階段，氣孔會收縮直至消失。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，步驟(11)所述銀層厚度為30～70um。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，步驟(12)所述鎳層的厚度為2-3um。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，步驟(12)所述錫層的厚度為3-6um。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，所述粘合劑為PVB粘合劑，有機溶劑為醋酸正丙酯和無水乙醇，按體積百分比80:20混合，分散劑為三油酸甘油酯，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，消泡劑為甲基硅油。
作為優選，在上述疊層片式磁珠的制備方法中，采用步驟(5)等靜壓工藝，工藝參數為：20MPa-40MPa,20-30分鐘，水溫45-55℃。使巴塊在重壓下，保證其致密性，解決了疊層片式磁珠應力跳片的質量問題。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
本發明采用干法流延工藝用于生產疊層片式磁珠的上基板和下基板，采用濕法流延工藝用于生產內部介質膜，并結合絲網印刷工藝制作疊層片式磁珠的內部線圈，后道工序再采用等靜壓的方法保證干法和濕法的磁體收縮率的一致性。本發明解決了生產周期長，效率低的問題，同時還解決了疊層片式磁珠應力跳片的質量問題。本發明降低了磁珠的磁體收縮率，提高生產效率，縮短磁珠的生產周期，從15天縮短到12天以內。
附圖說明
圖1為疊層片式磁珠的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1：一種疊層片式磁珠，其結構如圖1所示，下基板1和上基板9采用干法流延工藝生產，中間介質膜4和7采用濕法流延工藝生產，下引出端2、上引出端8、、線圈5、印刷點3和6都是采用兩臺絲印機交替印刷而成。制備方法，包括如下步驟：
(1)漿料的制備：
將磁導率均勻的鐵氧體粉料與有機溶劑均勻混合，同時加入分散劑、增塑劑和消泡劑，通過高能球磨使漿料混合均勻；再加入粘合劑并進行二次球磨，各物質的質量百分比為：鐵氧體磁粉56％，PVB粘合劑5％，有機溶劑35％，分散劑1％，增塑劑2％，消泡劑1％；
(2)干法流延：
采用高精密的鋼帶流延機來制備下基板和上基板，針對制備的流延漿料的流變特性，調整流延機刮刀與襯底間的距離為30微米；調整鋼帶速度為500RPM，調整干燥過程中的烘干溫度為80℃，保溫時間為2分鐘，可以得到干燥后的膜片，再將膜片按設計要求厚度疊壓再一起，形成下基板和上基板。
(3)濕法流延：
采用一體化濕法成型生產線，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生產中間介質膜，膜厚為5微米；
(4)絲網印刷：
通過兩臺絲網印刷機交替印刷的方式，使導電銀漿在介質膜片上形成具有指定設計形狀的圖案，使之形成電路或電路的組成部分，印刷后的圖案與設計圖案在尺寸形狀上一致且具有均勻厚度，其厚度為1微米；印刷的順序依次為：干法疊壓下蓋板，印刷下引出端，印刷點柱，濕法成型介質層，印刷內部線圈，印刷點柱，重復這些步驟直至完成設計內部線圈圈數，然后再印刷上引出端，干法疊壓上蓋板；
(5)等靜壓：
把巴塊放入高壓力的熱等靜壓水壓機，設定好工藝參數：20MPa,20分鐘，水溫45℃；使巴塊在重壓下，保證其致密性；
(6)切割：
把已經致密化的巴塊，通過高精度和高速的切割機，按照圖形的分切線，分切成大小一致的長方體，形成磁珠生片；
(7)排膠：
把磁珠生片放入大風量下溫度均勻的烘箱里，把磁珠生片中的有機物有規律地分解排出；排膠的最高溫度為350℃，時間為40小時。
(8)高溫燒結：
采用二步燒結法對多層片式磁珠坯片進行燒結。
(9)倒角：
把燒結后的多層片式磁珠坯片和氧化鋁球磨介按1:1的體積比例混合，在加滿水，放在行星倒角機里，進行滾動研磨，轉速為180RPM，時間為2小時；去除毛刺和尖銳的棱角。
(10)封端：
通過高精度的封端機，把已經倒角的磁珠芯片的兩端沾上厚薄均勻、寬窄一致的外導電極銀漿，并通過烘干加溫到180℃把外導電極銀漿進行固化；
(11)燒銀：
把封端后的磁珠，放入高溫燒端爐中，設定好工藝參數：最高800℃，8分鐘；外導電極漿料在高溫的條件下，形成包裹產品端頭的銀層，并與內導電極形成相熔連接，從而在產品端頭形成致密的、附著力極強的金屬銀層，能很好地將內電極引出，以保證芯片的可靠性，其銀層厚度在30um左右；
(12)表面處理：
把燒銀后的磁珠，通過電化學反應的原理，在外電極上先后覆蓋一層均勻的鎳層和錫層。鎳層的厚度為2um，其作為熱阻擋層，以保證產品的抗熱沖擊的能力；錫層的厚度為3um，其具有良好的焊接性，以保證產品與外電路有良好的接觸。
實施例2：一種疊層片式磁珠，其結構如圖1所示，下基板1和上基板9采用干法流延工藝生產，中間介質膜4和7采用濕法流延工藝生產，下引出端2、上引出端8、、線圈5、印刷點3和6都是采用兩臺絲印機交替印刷而成。制備方法，包括如下步驟：
(1)漿料的制備：
將磁導率均勻的鐵氧體粉料與有機溶劑均勻混合，同時加入分散劑、增塑劑和消泡劑，通過高能球磨使漿料混合均勻；再加入粘合劑并進行二次球磨，各物質的質量百分比為：鐵氧體磁粉44％，PVB粘合劑8％，有機溶劑45％，分散劑1％，增塑劑1％，消泡劑1％；
(2)干法流延：
采用高精密的鋼帶流延機來制備下基板和上基板，針對制備的流延漿料的流變特性，調整流延機刮刀與襯底間的距離為60微米；調整鋼帶速度為800RPM，調整干燥過程中的烘干溫度為100℃，保溫時間為4分鐘，可以得到干燥后的膜片，再將膜片按設計要求厚度疊壓再一起，形成下基板和上基板。
(3)濕法流延：
采用一體化濕法成型生產線，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，生產中間介質膜,膜厚為35微米；
(4)絲網印刷：
通過兩臺絲網印刷機交替印刷的方式，使導電銀漿在介質膜片上形成具有指定設計形狀的圖案，使之形成電路或電路的組成部分，印刷后的圖案與設計圖案在尺寸形狀上一致且具有均勻厚度，其厚度為3微米；印刷的順序依次為：干法疊壓下蓋板，印刷下引出端，印刷點柱，濕法成型介質層，印刷內部線圈，印刷點柱，重復這些步驟直至完成設計內部線圈圈數，然后再印刷上引出端，干法疊壓上蓋板；
(5)等靜壓：
把巴塊放入高壓力的熱等靜壓水壓機，設定好工藝參數：40MPa，30分鐘，水溫55℃；使巴塊在重壓下，保證其致密性；
(6)切割：
把已經致密化的巴塊，通過高精度和高速的切割機，按照圖形的分切線，分切成大小一致的長方體，形成磁珠生片；
(7)排膠：
把磁珠生片放入大風量下溫度均勻的烘箱里，把磁珠生片中的有機物有規律地分解排出；排膠的最高溫度為350℃，時間為60小時。
(8)高溫燒結：
采用二步燒結法對多層片式磁珠坯片進行燒結。
(9)倒角：
把燒結后的多層片式磁珠坯片和氧化鋁球磨介按1:1的體積比例混合，在加滿水，放在行星倒角機里，進行滾動研磨，轉速為180RPM，時間為4小時；去除毛刺和尖銳的棱角。
(10)封端：
通過高精度的封端機，把已經倒角的磁珠芯片的兩端沾上厚薄均勻、寬窄一致的外導電極銀漿，并通過烘干加溫到180℃把外導電極銀漿進行固化；
(11)燒銀：
把封端后的磁珠，放入高溫燒端爐中，設定好工藝參數：最高820℃，10分鐘；外導電極漿料在高溫的條件下，形成包裹產品端頭的銀層，并與內導電極形成相熔連接，從而在產品端頭形成致密的、附著力極強的金屬銀層，能很好地將內電極引出，以保證芯片的可靠性，其銀層厚度在70um左右；
(12)表面處理：
把燒銀后的磁珠，通過電化學反應的原理，在外電極上先后覆蓋一層均勻的鎳層和錫層。鎳層的厚度為3um，其作為熱阻擋層，以保證產品的抗熱沖擊的能力；錫層的厚度為5um，其具有良好的焊接性，以保證產品與外電路有良好的接觸。
應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而所有這些修改和替換，都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
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