最近幾年,電子設(shè)備不斷向方便攜帶,功能齊全等方向前進(jìn),這就帶動我們設(shè)計的電路走向小尺寸,多功能。而想要提升電路的密度,最為直接的措施就是減小器件的大小。在開關(guān)電源設(shè)計中常常用到片式電感,不僅要求其滿足低損耗和小尺寸,還能在外加大的偏置電流的情況下,保持電感值的平穩(wěn)和有效性。而要達(dá)到此目標(biāo),最為關(guān)鍵的兩點就是改善電感的基體材料性能和改進(jìn)器件內(nèi)部構(gòu)造。所以,本文就是要研制出性能很好的基體材料,并且運(yùn)用該材料來制作出應(yīng)用到實際開關(guān)電源電路中的疊層片式電感基板。最后測得器件的性能參數(shù),來證明材料的實用性。首先在材料方面,本論文選擇NiCuZn鐵氧體作為器件的基體材料。主要研究了ZnSiO_4、CaCO_3、Al_2O_3和Nb_2O_5各自摻雜對樣品耐直流特性的影響。進(jìn)行實驗時,要在統(tǒng)一的主配方內(nèi)摻雜不同量摻雜劑來尋找磁導(dǎo)率相同的樣品,再通過對比,尋找出性能最好的摻雜劑。實驗結(jié)果顯示四種摻雜都與NiCuZn鐵氧體充分反應(yīng),樣品都呈現(xiàn)單晶相。對于四種摻雜的樣品而言,隨摻雜量的增多時,它們電磁性能有著一致的變化趨勢。當(dāng)它們的含量增加時,材料的晶粒尺寸出現(xiàn)下降。材料晶粒之間的縫隙增多,其密度下降。正是如此,材料的起始磁導(dǎo)率才會下降。研究已經(jīng)證明,材料的Bs、(35)B、Hc對其耐疊加直流偏置的能力有較大影響。但是綜合來看,Hc對材料的耐大直流電流的特性影響最大。而在本文實驗中,ZnSiO_4、CaCO_3、Al_2O_3和Nb_2O_5這四種摻雜對低溫?zé)Y(jié)NiCuZn鐵氧體的Hc都有提升作用。因此這四種摻雜對NiCuZn鐵氧體的耐大直流電流偏置能力都有所提升,但不同的是有些摻雜例如Al_2O_3和Nb_2O_5,它們相比ZnSiO_4和CaCO_3更容易在晶界處堆積,所以會抑制晶粒的生長,對材料Hc的影響更大,進(jìn)而對提高材料耐大直流電流偏置特性的效果還要好。最后通過實驗的對比我們發(fā)現(xiàn)在相同磁導(dǎo)率的條件下(起始磁導(dǎo)率_i?為70),ZnSiO_4、CaCO_3、Al_2O_3和Nb_2O_5這四種摻雜的樣品的H_(70%)分別為673.2 A/m、783.6 A/m、820.1 A/m和839.6 A/m。所以摻雜Nb_2O_5的材料性能最優(yōu)。之后采用摻Nb_2O_5的材料作為電感基板器件的基體材料。器件的設(shè)計目標(biāo)為:電感值達(dá)到0.6±20%μH,穩(wěn)定工作在1 MHz下,額定電流能到10 A,直流阻抗小于0.01±25%Ω。試驗結(jié)果表明,盡管未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但摻雜Nb_2O_5確實能夠加快電感器件往耐大直流、小尺寸目標(biāo)前進(jìn)。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM277;TN86
【部分圖文】：

圖 1-1 MLCI 內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)簡易示圖作為 LTCC 技術(shù)的一種，LTCF 是一種專門用來制作小尺寸電感器或者裝技術(shù)。再利用 LTCC 制作出其他如電阻電容等器件。將這兩者結(jié)合，出像濾波器等無源組件。這些器件可以單獨使用，也可以將其制作到一內(nèi)。若是做到基板內(nèi)部，我們就可以在基板外部表面制作好電路連線，器件相連，做成一個有完整功能的電路系統(tǒng)，從而使得整個電路系統(tǒng)更。如下圖 1-2 所示，此為一個完整的基于 LTCC 工藝制作的 DC-DC 轉(zhuǎn)。

圖 1-1 MLCI 內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)簡易示圖作為 LTCC 技術(shù)的一種，LTCF 是一種專門用來制作小尺寸電感器或者變壓器的封裝技術(shù)。再利用 LTCC 制作出其他如電阻電容等器件。將這兩者結(jié)合，就可以制作出像濾波器等無源組件。這些器件可以單獨使用，也可以將其制作到一個大的基板內(nèi)。若是做到基板內(nèi)部，我們就可以在基板外部表面制作好電路連線，將其與有源器件相連，做成一個有完整功能的電路系統(tǒng)，從而使得整個電路系統(tǒng)更加密集[18-20]。如下圖 1-2 所示，此為一個完整的基于 LTCC 工藝制作的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器概念圖。

LTCC 具有以下眾多獨特優(yōu)點[21]：1.使用銅或銀等金屬材料作為導(dǎo)體材料，它們的電阻率低，會降低電感的導(dǎo)損耗；2.電感的內(nèi)電極線寬能夠做的很細(xì)，器件可以在 3D 立體結(jié)構(gòu)上制作；3.能夠結(jié)合其它工藝將多種器件埋入其中，會有效地提升電路的密集度，減產(chǎn)品的尺寸；4.除了電容、電感以及電阻外，還可以將壓敏或光敏等無源器件、磁珠等許不同功能的元器件集成到一塊；5.可以制作成電路基板樣式。類似 PCB 板，可以將各種有源器件通過各種式連接到基板上，做成一個完整的電路；6.做成的器件性能出色，器件性能穩(wěn)定，能工作在很差的環(huán)境中；7.器件成品率高，可以隨時對每一步制作過程所獲得的成品做測試，在生產(chǎn)時能減少殘次品的數(shù)量，減少成本；8.能和薄膜布線技術(shù)相結(jié)合；

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2832273