制造工艺对叠层片式电感器可靠性影响因素研究

《制造工艺对叠层片式电感器可靠性影响因素研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、制造工艺对叠层片式电感器可靠性影响因素研究　　【摘要】概述了叠层片式电感器的三种制造工艺，介绍了其中的交叠印刷法和通路形成法两种工艺在三个关键程序即制浆、印刷、烧结上对产品的可靠性影响因素，阐述了两种工艺的区别和对产品可靠性的影响。【关键词】叠层片式电感器；交叠印刷法；通路形成法；可靠性叠层片式电感器（MLCI）是随着表面安装技术（SMT）和表面安装器件（SMD）的迅速发展而诞生的电感器新品种，其结构、制造工艺等方面与传统的绕线式电感器有很大差异，是采用铁氧体磁性材料和导体浆料交叠印刷，低温烧结之后形成的具有独石结构的磁路

2、闭合型片式电感器，由于其结构特征是一层铁氧体磁性浆料叠一层导体浆料，故而得名叠层片式电感器（MultilayerChipInductor），简称MLCI。不同的制造工艺对MLCI结构、质量和可靠性的影响因素不同。研究和对比不同制造工艺的差别，分析和认识各种工艺的特点和局限，对提高MLCI产品的可靠性具有重要意义。1.MLCI的制造工艺10目前叠层片式电感器的制造工艺主要有：1）流延穿孔法（简称：干法）；2）通路形成工艺（简称：湿法）；3）交叠印刷法（简称：干湿法）。国内干湿法和湿法应用较为广泛。流延穿孔法：采用流延工艺将浆

3、料制成铁氧体干膜片，再利用机械或者激光通孔方法在设定部位穿孔，然后在膜片上印刷导体浆料，同时再通孔中也填满导体浆料，再将印刷有导体浆料的铁氧体干膜片叠层，精确对位后加压形成一个整体，然后用精密线切割机切割成单个MLCI生胚芯片。这种激光打孔一致性好、精度高。在三种工艺中，干法工艺上下层导体的连接精度最高。但由于干法工艺投资门槛高，目前在国内尚未广泛采用。通路形成法（湿法）：在流延好的一定厚度的铁氧体基膜上，采用丝网印刷导体线圈图案（常用的有3/4线圈图案和1/2线圈图案），和线圈连接点，再流延铁氧体膜覆盖导体线圈图案，然后

4、再印刷导体线圈图案，依次循环，直至最后一个导体线圈图案印刷结束，再流延一定厚度的铁氧体膜覆盖导体线圈。这种工艺适合制作线圈结构较复杂的产品，成型效率较高、精度较干法低；对于线圈结构简单的产品，成型效率比较高。10交叠印刷法（干湿法）：叠压一定厚度铁氧体膜，交叠印刷导体线圈和铁氧体膜，当导体和铁氧体膜印刷完毕，再和一定厚度的铁氧体膜采用等静压工艺叠压成为一体。这种工艺适合制作线圈结构简单的产品，成型效率高、精度较高；对于线圈结构复杂的产品，成型的效率较低，且容易变形。干湿法和湿法对比如表1和图1、图2。2.制造工艺对产品可靠

5、性的影响虽然干湿法和湿法两种不同的制造工艺在制造MLCI时所用的主要材料主要镍铜锌软磁铁氧体和导体材料（如银Ag等），但是由于制造工艺不同，使MLCI的结构不同，因此这两种工艺对产品可靠性的影响既有相同之处（如制浆、烧结），又存在一定差异（如成型）。2.1制浆对产品可靠性的影响图1干湿法工艺流程图2湿法工艺流程表1MLCI的两种制造工艺流程工艺干湿法湿法工艺流程1.制铁氧体浆料1.制铁氧体浆料2.用刮刀制成干膜片2.流延铁氧体膜3.叠压膜片并切割成一定尺寸制成基底3.丝网印刷线圈图案4.交叠印刷线圈图案和铁氧体膜4.印线圈

6、连接点5.和一定厚度的铁氧体膜通过等静压成为一体5.流延铁氧体膜，并依次重复3、4、56.900℃左右共烧形成独石结构6.流延一定厚度的铁氧体膜覆盖导体线圈图案7.900℃左右共烧形成独石结构制浆质量主要取决于两个因素：1）铁氧体粉料、粘合剂、助熔剂、分散剂等配比；2）各成分混合均匀度。10对于镍铜锌软磁铁氧体这类具有磁吸引力的磁性颗粒来说，浆料的分散机理方面除了双电层的静电排斥稳定机理和高聚物大分子的空间位阻稳定机理还需要考虑磁吸引作用。根据赵爱华等人的研究，在铁氧体材料中，若要使磁性颗粒有效分散，除了需要克服范德华作用

7、还要克服磁吸引力作用。磁性颗粒在范德华力和磁吸引力的共同作用下，颗粒之间的团聚倾向比无磁性颗粒的团聚倾向更明显，因此磁性粒子更容易团聚，所以铁氧体材料较之其他材料更不容易实现有效分散。如果浆料配比合适、混合均匀，则内部的固体颗粒排列类似图3所示：图3浆料内部结构示意图反之，如果配比不合适、混合不充分均匀，浆料则会出现图4所示状态：图4浆料内部结构示意图如图4所示，铁氧体粉料团聚成较大颗粒（或助熔剂出现团聚），不能和溶剂、粘结剂等充分均匀混合；如果配比不合适，还可造成粘结剂不能充分混合、分散于浆料中而出现异常的结块。对于干湿

8、法和湿法工艺，这种混合不均匀的浆料会导致在制膜时出现细微裂纹、膜厚局部不均匀、小气泡和针孔等四种缺陷。10这四种缺陷造成的失效模式分别如下：细微裂纹出现在产品表面，烧结后则可能形成裂纹，如图5所示，如果出现在导体层之间，则可能造成短路失效；膜厚局部不均匀，将会造成部分产品厚度异常或变形，如果膜厚不均匀出