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先進封裝工藝:磁性元件集成與鐵氧體漿料印刷技術(shù)

  • 2025-04-09 10:49:00
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 一、磁性元件集成工藝

 (一)技術(shù)原理

磁性元件集成工藝通過將磁性材料與傳統(tǒng)的封裝基板結(jié)合,實現(xiàn)磁性元件的小型化和高性能化。該技術(shù)利用微納米加工工藝,將磁性元件直接集成到電路板的封裝基板上,優(yōu)化磁場分布并有效抑制電磁干擾(EMI)。

 

 (二)應用領域

磁性元件集成技術(shù)廣泛應用于電力電子、無線通信和傳感器技術(shù)等領域,特別是在高頻開關(guān)電源和射頻電路中。

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 二、鐵氧體漿料印刷技術(shù)

 (一)鐵氧體漿料的制造

鐵氧體漿料的主體成分為NiCuZn鐵氧體,其中Ni換算成NiO占15mol%~25mol%,銅換算成CuO占8mol%~13mol%,Zn換算成ZnO占18mol%~25mol%,余量為鐵,換算成Fe?O?占46.5mol%~49.5mol%。助劑包括助燒劑(Bi?O?或B?O?)和添加劑(Co?O?),分別占主體成分的1~4wt%和0.1~0.5wt%。制造方法包括配料、一次球磨、二次球磨和烘烤四個步驟。

 

 (二)印刷工藝

1. 濕法疊層電感印刷:在基板上流延一層鐵氧體下蓋,在下蓋表面印刷第一導電線路漿料,然后印刷鐵氧體漿料并留有通孔。接著印刷第二導電線路漿料,使通孔內(nèi)壁被覆蓋,最后流延鐵氧體上蓋。

2. 噴墨印刷:通過噴墨技術(shù)將鐵氧體漿料精確印刷在指定位置,適用于高精度和復雜結(jié)構(gòu)的磁性元件制造。

 

 (三)后處理

印刷后的鐵氧體漿料需要進行燒結(jié)處理,以提高其磁導率和機械強度。燒結(jié)溫度通常在800℃~900℃之間,具體溫度取決于材料的特性。

 

 三、10MHz頻率下電感量精度測試

 (一)測試方法

1. 矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA):使用矢量網(wǎng)絡分析儀測量電感在10MHz頻率下的電感量和品質(zhì)因數(shù)(Q值)。

2. 測試標準:參考國際標準如IEC 62039和ASTM D7728,確保測試結(jié)果的準確性和可重復性。

 

 (二)測試結(jié)果

1. 電感量精度:通過優(yōu)化鐵氧體漿料的成分和印刷工藝,可以實現(xiàn)10MHz頻率下電感量精度在±5%以內(nèi)。

2. 品質(zhì)因數(shù):在10MHz頻率下,電感的品質(zhì)因數(shù)(Q值)通常在15~25之間,表明電感具有較低的損耗和良好的高頻性能。

 

 (三)對比分析

- 傳統(tǒng)繞線電感:在10MHz頻率下,傳統(tǒng)繞線電感的Q值通常較低,且尺寸較大,難以滿足高頻集成需求。

- 集成電感:通過磁性元件集成工藝,電感量精度和Q值均優(yōu)于傳統(tǒng)繞線電感,且尺寸顯著減小。

  

磁性元件集成工藝通過將磁性材料與封裝基板結(jié)合,實現(xiàn)了磁性元件的小型化和高性能化。鐵氧體漿料印刷技術(shù)在濕法疊層電感和噴墨印刷中表現(xiàn)出色,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的電感量控制。在10MHz頻率下,通過優(yōu)化工藝參數(shù),電感量精度可以達到±5%以內(nèi),品質(zhì)因數(shù)(Q值)在15~25之間,滿足高頻應用的需求。這些技術(shù)為現(xiàn)代電子制造提供了重要的技術(shù)支持,有助于提高產(chǎn)品的性能和可靠性。