简介
①课题来源与背景; (1)课题来源 本项目属于自选项目,由风华高新科技股份有限公司,属于风华高科2016年度技术创新一级项目。 (2)背景 片式电感器正向小型化、高频性的方向发展,尺寸已由原来的0402(1.0×0.5mm)缩小到目前主流产品0201(0.6×0.3mm)和01005(0.4×0.2mm)。这类超小型电感器广泛应用于通讯和抗电磁干扰(EMI)及电磁兼容(EMC)设备。随着5G通讯时代的到来,电感器正朝着小型化,高Q值,高谐振频率的方向发展,并且其在手机终端的应用需求量大幅增加。因此加快实现我国高精度高Q电感器的自主供应十分必要。项目立足于自主研发,实现关键材料(瓷粉和内电极银浆)和技术的国产化、完善产业链供应,推动我国通讯产业的发展。
②技术原理及性能指标; (1)技术原理 叠层电感的电极是环形结构的线圈,每一层电极(线圈)都是通过丝网印刷银浆的方式形成的,经过印刷机印上银浆料电极,然后烧结形成不同类型的线圈电路结构。 瓷粉以传统固相法为基础,创造性的采用预先低温合成硼铝硅酸盐矿物,通过微量元素掺杂,调控矿物的介电性能与助烧特性,通过Ca-B-Si(CBS)玻璃掺杂及粉体粒径改善,实现了高性能高频瓷粉制备。该方法避免了使用国际上常见的玻璃+陶瓷体系,有效降低了瓷粉的介电损耗,并保持了较低的介电常数,与银共烧匹配性良好。 内电极银浆作为叠层电感关键材料之一,印刷电极形貌对器件的电性能与可靠性有较大的影响。对印刷线条精度的控制可有效的提高器件性能的集中度和稳定性;而印刷线条的平整度会影响层压工艺中可能出现的分层与开裂,尤其在高叠层的器件中尤为明显;另外银浆与陶瓷体共烧的收缩匹配性以及内电极银层烧结的致密性也会严重影响器件的结构、性能和可靠性。为满足项目对器件产品高精度高Q值的技术需求,要求开发出满足在500目,35~50μm的网版下实现稳定印刷,线条精度控制在±2μm的高分辨率、低方阻的印刷银浆。
(2)性能指标 浆料主要性能指标:1.粘度:目标指标≤500KCP,实际指标360KCP;2.细度:目标指标≤3μm,实际指标2μm;3.烧结温度和保温时间:目标指标850~900℃,30min,实际指标890℃,30min;4.固体含量:目标指标88±1%,实际指标87.64%;5.方阻:目标指标≤0.002Ω/□,实际指标0.0017Ω/□;6.电阻率:目标指标≤0.05Ω•mm,实际指标0.038Ω•mm。 瓷粉主要性能指标:1.介电常数:目标指标小于6,实际指标5.5;2.介电损耗:目标指标小于0.003,实际指标0.00087;3.绝缘电阻率:目标指标大于10的12次方,实际指标大于10的12次方;4.粒径D50:目标指标小于3,实际指标2.84;5.比表面积:目标指标小于3,实际指标2.93;6.烧结温度:目标指标850-900℃,实际烧结温度850-900℃。 器件的主要性能指标:1.感量:目标指标 0.6-120nH,实际指标 0.6~120nH;2.Q值:目标指标(@500MHz)≥13、(@300MHz)≥9,实际指标 (@500MHz)≥20、(@300MHz)≥9;3.感量精度:目标指标 ±0.1nH,实际指标 ±0.1nH; 4.Max谐振频率:目标指标 ≥17G,实际指标 ≥17G;5. Max额定电流: 目标指标 ≥600mA ,实际指标 ≥600mA ;6.直流电阻: 目标指标 0.08~5Ω,实际指标0.08~5Ω。
③技术的创造性与先进性; (1)发明了移位调感、镜像并联的结构设计技术,实现了0201叠层高频电感器的高精度和高Q值。 (2)发明了基于硼铝硅酸盐与氧化铝复合体系的高频介质材料,开发出低介电常数、低损耗的高频电感材料。 (3)研究了银粉的微粉表面修饰技术,形成了核壳结构,结合纳米均质处理载体技术,制备出印刷线条无扩散、低电阻率的高精度叠层电感器专用导体银浆材料。