超大电流片式磁珠设计及工艺
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摘要：主要研究超大电流片式磁珠的制备工艺。研究的目的在于设计出一种可以解决大电流片式磁珠的批量生产问题的工艺方法，拟解决传统磁珠不能通过超大电流、致密性和绝缘性差、生产效率低，不能批量生产等问题。通过对超大电流片式磁珠的关键技术和制备工艺进行研究，实现了超大电流片式磁珠的制备和批量生产，因此具有重大的意义。目前该超大电流片式磁珠的制备方法已经通过工艺试验，并成功应用于磁珠的生产中，为超大电流片式磁珠的批量生产发挥了重要的作用。
关键词：电子技术；超大电流；制备工艺研究；片式磁珠；批量生产；致密性和绝缘性
1 项目市场前景分析
随着电子产品的广泛应用和普及，特别是近年来随着表面贴装技术的普遍应用，高速自动化贴装电子元器件的生产方式得以实现，电子产品制造业生产效率得到极大的提高，市场对于超大电流片式磁珠的需求也随着表面贴装技术的广泛应用而快速增长。超大电流片式磁珠将广泛应用于LCD 液晶电视、LCD 显示器、便携式计算机等各种电子产品。
2 项目内容和目标
2.1 项目目标
批量生产超大电流（额定电流≥3A）多层片式磁珠，并具备年产12KK的生产能力，年销售收入达到100万元。
2.2关键技术及创新点
1.关键技术：
（1）适合干、湿法工艺的不同配方的配合研究
（2）丝网图形的设计研究
（3）大电流磁珠烧结技术的研究
（4）二步烧银工艺技术的研究
（5）表面处理技术的研究
2.技术创新点：
（1）干法生产工艺的配方和湿法生产工艺的配方的烧成收缩率是不一致的，因此需要调整配方，采用不同的溶剂和黏合剂种类和比例，使两种配方的收缩率接近或一致。
（2）要保证磁珠能够通过超大电流，在丝网图形的设计上就必须保证电极线条的宽度和厚度，保证电极网/点网/连接网完全对齐不移位。故必须整体设计，同时制作，保证衔接，避免电极开路。
（3）使用干湿法结合的方式，采用等静压工艺将干法和湿法成型的膜片压致密，避免开裂分层，因而磁体的强度大大提高，内部气孔等缺陷降低且杜绝磁珠在焊接时受热产生的应力跳片问题。
（4）使用二步燒银法，第一次烧银固化端头，使内外部电极连接紧密；第二次烧银，使磁体表面的玻璃体再次熔融，填充表面孔隙，提高致密性和绝缘性，为表面处理提供良好的基础。
（5）使用新型滚镀机，表面处理时上镍和上锡效果良好，厚度达到工艺要求，且效率提高50%以上。
3 研究开发方法及技术路线
超大电流片式电磁珠的制备工艺流程：
浆料制备 → 干法流延 → 湿法成型 → 丝网印刷 → 等静压层压 → 切割 → 排胶 → 高温烧结 → 倒角 → 封端 → 烧银 → 二次烧银 → 表面处理 → 测试分选 → 可靠性试验（军品）→ 编带 →包装。
具体工艺说明如下：
（1）浆料的制备
将磁导率均匀的铁氧体粉料与有机溶剂均匀混合，同时加入适量的分散剂、增塑剂、控流剂、除泡剂和润湿剂等，通过高能球磨使浆料混合均匀；再加入粘合剂并进行二次球磨，调整浆料的流变特性，制备满足生产需要的高流变特性流延浆
（2）干法流延
采用高精密的流延机，针对流延浆料的流变特性，调整流延机刮刀与衬底间的距离改变成膜厚度；调整刮刀位移速度，以控制成膜速度和质量；改进厚膜干燥工艺，调整干燥过程中的升温程序和保温时间，防止开裂等现象的出现。
（3）湿法成型
采用一体化湿法成型生产线，在干法流延成型的膜片上，采用瀑布流延的方法，成型片式电感的中间介质层。
（4）丝网印刷
通过两台丝网印刷机交替印刷的方式，使导电浆料在介质膜片上形成指定设计的图案。为保证导电性能良好，印刷后的图案与设计图案在尺寸形状上必须完全一致且具有指定的均匀厚度。工艺过程如下：1.干法叠压下盖板 → 2.印刷下引出端 → 3.印刷点柱 → 4.湿法成型介质层 → 5.印刷内部线圈 → 6.印刷点柱 → 重复4-6步骤至完成设计的圈圈数 → 7.印刷上引出端 → 8.干法叠压上盖板。
（5）层压
把巴块放入高压力的热等静压水压机，设定好工艺参数，使巴块在重压下，保证其致密性。
（6）切割
把已经致密化的巴块，通过高精度高速切割机按照图形的分切线分切成大小一致的长方体，形成磁珠生片。
（7）排胶
把电感生片放入大风量下温度均匀的烘箱（排胶箱）里，按照设定好的程序，把磁珠生片中的有机物有规律地分解排出。
（8）高温烧结
根据生产的高活性粉体的特点，结合烧结动力学原理，采用先进的二步烧结法对大电流磁珠坯片进行烧结。具体烧结工艺为：坯片在100℃---600℃进行缓慢升温，以排除溶剂和粘合剂，在600℃下进行保温2h，以排除粘合剂等有机物。待有机物排净后，对坯片进行快速升温至较高温度并进行短时间保温，使样品烧结成瓷，此后迅速降温至二次烧结温度使大电流磁珠在较低温度下长时间保温。该阶段，气孔会收缩直至消失。
（9）倒角
把磁珠芯片和磨介按比例混合，在倒角机内进行滚动研磨，保证磁珠芯片的菱角光滑，内电极充分暴露，有利于封端时与外电极更好的连接。
（10）封端
通过高精度的封端机，把已经倒角的磁珠芯片的两端沾上厚薄均匀、宽窄一致的外导电极浆料，并通过烘干加温把外导电极浆料进行固化。
（11）烧银
把封端后的磁珠放入高温烧端炉中，设定好工艺参数，外导电极浆料在高温的条件下形成包裹产品端头的银层并与内导电极形成相熔连接，从而在产品端头形成致密的、附着力极强的金属银层，能很好地将内电极引出，以保证芯片的可靠性，银层厚度一般在30～70 um左右。
（12）二次烧银
烧银后的磁珠芯片，承载在氧化铝板上，放入箱式烧成炉中，按回火温度进行二次烧银，使磁珠表面覆盖一层玻璃，填充孔隙，提高绝缘性能。
（13）表面处理
把二次烧银后的磁珠瓷片，通过电化学反应的原理在外电极上先后覆盖一层均匀的镍层和锡层。镍层厚度一般为2-3um，作为热阻挡层，以保证产品的抗热冲击的能力；锡层厚度一般为3-5um，确保良好的焊接性。
（14）测试
将表面处理后的磁珠经过外观分选，采用全自动测试机进行100%电性能测试。测试电性能参数包括：阻抗、直流电阻、额定电流，不合格品剔除，合格品继续流通。
（15）可靠性试验（军品）
根据客户提出的产品质量等级或技术协议要求，依照国军标GJB 360B-2009试验方法要求完成可靠性试验。
（16）编带
把经过测试合格/可靠性试验合格（军品）后的产品，通过高速编带机，快速装填到纸带/胶带孔中，并收卷成盘，形成编带成品；如军品数量较少时，可采用手工编带。
（17）包装
把磁珠成品按要求装入纸箱，并附上出厂检验报告，打包后发货给客户。
4 结论
本文通过对超大电流片式磁珠的生产技术进行深入分析，提出了一种超大电流片式磁珠的制备工艺，最终实现了批量生产超大电流（额定电流≥3A）多层片式磁珠，并具备年产12KK的生产能力，年销售收入达到100万元，为电子产品制造业解决大电流片式磁珠的批量生产问题提供了非常大借鉴作用。
参考文献
[1]高永毅，樊应县，蒋锦艳，李建辉，杨邦朝.叠层片式大电流磁珠的成型工艺[J].电子元件与材料，2011，30（08）：20-23.
[2]樊应县，高永毅，许杨生，丁晓鸿，杨邦朝.一种叠层片式大电流磁珠的设计研究[J].电子元件与材料，2011，30（06）：58-61.
作者简介：高泮嵩，男，1972年7月生，河南人，大学专科。研究领域：电子元器件研发、制造、销售。
（作者单位：广东风华邦科电子有限公司）
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