基于LTCC技術(shù)NiCuZn鐵氧體材料及抗EMI濾波器的開發(fā).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、新功能材料的開發(fā)、電子產(chǎn)品的進(jìn)一步小型化、抗電磁干擾(EMI)三者都是目前電子信息領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題?;贚TCC技術(shù)開發(fā)低溫共燒鐵氧體(LTCF)材料、疊層片式電感器、抗EMI濾波器則是同時(shí)應(yīng)對這三大難題的捷徑之一。本文的工作正是圍繞這一主題而展開的,旨在通過材料研制、LTCC制造技術(shù)、元器件設(shè)計(jì)與優(yōu)化三位一體的研究模式,實(shí)現(xiàn)從材料性能分析工藝優(yōu)化到材料研制、片式元器件設(shè)計(jì)到LTCC制造的綜合調(diào)控,為開發(fā)高性能的低溫?zé)Y(jié)NiCuZ

2、n鐵氧體材料、疊層片式電感器件、抗EMI濾波器奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
  在材料研制方面,采用氧化物(固相反應(yīng))法研制了一種實(shí)用的低溫共燒NiCuZn鐵氧體材料。首先明確了NiCuZn鐵氧體配方設(shè)計(jì)的基本原則,并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了主配方中CuO含量對材料燒結(jié)特性、微觀形貌及電磁性能的影響,確定當(dāng)主配方中CuO含量為10mol%時(shí)能較好的兼顧材料低溫?zé)Y(jié)和高電磁性能的目標(biāo)要求。研究了摻雜V2O5、SiO2、Bi2O3等物質(zhì)對NiCu

3、Zn材料電磁性能的影響,證實(shí)摻雜助燒劑可以顯著的降低材料的燒結(jié)溫度;又研究了不同的摻雜組合模式對材料性能的影響,確定了最佳的摻雜模式為“Bi2O3+Co2O3”;還對球磨、預(yù)燒、預(yù)燒淬火等各個(gè)工藝對材料性能的改善進(jìn)行了研究。最后在CuO含量為10mol%、Bi2O3摻雜量為1wt%、Co2O3摻雜量為0.2wt%、球磨時(shí)間為24個(gè)小時(shí)、在800℃預(yù)燒、采用快速淬火工藝、在900℃燒結(jié)后制得了μi=120±15%、Q≥180、居里溫度Tc

4、≥180℃,平均粒度為0.7μm的NiCuZn鐵氧體材料。
  在元器件開發(fā)與LTCC制造方面,借助Ansoft-HFSS和Agilent-ADS軟件對LTCC電感、電容進(jìn)行三維建模和電磁場仿真。研究了電感模型的各個(gè)參數(shù)對電感性能的影響,并推導(dǎo)出了特定參數(shù)下電感量與匝數(shù)的計(jì)算關(guān)系為Leff=116.25×N1.67nH,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一款LTCC抗EMI低通濾波器。此外,對LTCC制備工藝技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析,明確了一些工藝控制

5、的關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的一些經(jīng)驗(yàn)。最后,采用本文研制的低溫?zé)Y(jié)NiCuZn鐵氧體材料,在電子科大LTCC工藝線上進(jìn)行了片式電感、抗EMI濾波器的實(shí)際研制。經(jīng)驗(yàn)證,實(shí)際制備的片式電感的感量比仿真預(yù)測值偏低,這主要是由于片式電感磁芯的磁導(dǎo)率與標(biāo)樣環(huán)有一定差異的緣故,但電感量與疊層繞匝數(shù)之間的指數(shù)關(guān)系與預(yù)測值較為吻合;所制備的抗EMI濾波器封裝尺寸為0805型,截止頻率為10MHz,帶內(nèi)紋波小于0.5dB,在40MHz處衰減大于40dB

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