專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜電感器的鐵氧體基體及共模濾波器、陣列和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體、一種使用此基體的共模濾波器、一種使用此基體的共模濾波器陣列以及這種基體的制造方法。
背景技術(shù)：
共模濾波器是一種抑制共模電流的裝置，這種電流在平行傳輸線路中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。共模濾波器具有磁耦合電感器(線圈)，用于去除同相噪音成分。
通過(guò)在鐵氧體基體之間形成雙層薄膜線圈以及制成芯片的形式而微型化和高度集成的薄膜共模濾波器，以及上面裝有多個(gè)濾波器的共模濾波器陣列，例如，在日本專(zhuān)利公報(bào)08-203737A和11-054326A的專(zhuān)利中都有描述。
一般地，這種鐵氧體基體通過(guò)熱壓的方法生產(chǎn)，其中將熱壓塊切成所需要形狀的基體，然后將基體研磨和成型，或者通過(guò)薄板制造方法生產(chǎn)，其中將鐵氧體薄板堆積并在加熱的條件下加壓，接著將堆積的鐵氧體研磨并成形為所需的形狀。
在薄膜共模濾波器中，線圈彼此之間排布很近，目的是滿(mǎn)足其特性需求以及在線圈上施加高壓。這樣，這種濾波器就需要能承受高的電壓和具有高度可靠的電絕緣性。而且，濾波器的接線端子彼此之間也應(yīng)該電氣絕緣，并且要精確地形成，而不引起線圈之間電絕緣的失效。另外，為了獲得在高頻(幾GHz)波段的可操作性，濾波器應(yīng)當(dāng)有微型線圈和滲透性大約100-400的鐵氧體基體。
然而，用于薄膜共模濾波器的傳統(tǒng)鐵氧體基體，具有一種有孔洞的多孔晶體結(jié)構(gòu)并且它的表面也是如此，這樣引起低的表面絕緣電阻和大的表面退化。因此，這種鐵氧體基體，力學(xué)強(qiáng)度很低，以致于不能承受薄膜的處理過(guò)程，再者，在這種基體表面上很難形成精確的接線端子。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是為薄膜電感器提供一種具有較高的表面絕緣電阻和較小的表面退化的鐵氧體基體，提供一種使用這種基體的共模濾波器、提供一種使用這種基體的共模濾波器陣列以及這種基體的制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是為薄膜電感器提供一種具有高力學(xué)強(qiáng)度的鐵氧體基體，提供一種使用這種基體的共模濾波器、提供一種使用這種基體的共模濾波器陣列以及這種基體的制造方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是為薄膜電感提供一種鐵氧體基體，在這種基體表面上容易形成精確的接線端子，提供一種使用這種基體的共模濾波器、提供一種使用這種基體的共模濾波器陣列以及這種基體的制造方法。
按照本發(fā)明，為薄膜電感提供的鐵氧體基體，含有一種鐵氧體的成分如下三氧化二鐵(Fe2O3)40-55摩爾％，氧化鎳(NiO)5-35摩爾％，氧化鋅(ZnO)10-40摩爾％，三氧化二鉍(Bi2O3)150-750ppm；或者Fe2O340-55摩爾％，NiO5-35摩爾％，ZnO10-40摩爾％，氧化銅(CuO)5-10摩爾％和二氧化錳(MnO2)0.5-2摩爾％。這種鐵氧體基體通過(guò)熱等靜壓(HIP)獲得高密度的晶體結(jié)構(gòu)。而且，提供由部分基體制成的一種薄膜共模濾波器和薄膜共模濾波器陣列。
更優(yōu)選地，基體包含鐵氧體的成分為，F(xiàn)e2O340-55摩爾％，NiO15-30摩爾％，ZnO20-40摩爾％，Bi2O3150-750ppm；或者Fe2O340-55摩爾％，NiO15-30摩爾％，ZnO20-40摩爾％，CuO5-10摩爾％和MnO20.5-2摩爾％。
上面提到的鐵氧體成分通過(guò)熱等靜壓(HIP)獲得致密化的晶體結(jié)構(gòu)，這種基體具有2×1010Ω·cm或更高的表面絕緣電阻，從這種基體生產(chǎn)的共模濾波器在線圈間具有足夠的電絕緣。并且，在薄膜處理的退火后，基體的體絕緣電阻和表面絕緣電阻不變(沒(méi)有退化)。再者，與傳統(tǒng)的熱壓法生產(chǎn)的基體相比，其力學(xué)強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度)增大到至少高出1.5倍，這種強(qiáng)度使基體足以承受薄膜的處理過(guò)程。并且，當(dāng)接線端子和希望的部位通過(guò)電鍍形成時(shí)，幾乎沒(méi)有孔洞的致密基體表面能夠阻止由于鍍?cè)诓幌胍牟糠侄鴰?lái)的電氣問(wèn)題。另外，致密的基體表面可以使接線端子的圖形精確地形成。
更優(yōu)選地，基體是直徑3英寸或更大的晶片。
按照本發(fā)明，進(jìn)一步提供了一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體的制造方法，這種制造方法包括如下步驟，混合原料并且如果需要可以加入原料，使其滿(mǎn)足以下成分Fe2O340-55摩爾％，NiO5-35摩爾％，ZnO10-40摩爾％，Bi2O3150-750ppm，或者Fe2O340-55摩爾％，NiO5-35摩爾％，ZnO10-40摩爾％，CuO5-10摩爾％和MnO20.5-2摩爾％，以及成形和燒結(jié)混合的原料，然后將燒結(jié)的產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓。
更優(yōu)選地，此方法包括一個(gè)混合原料的步驟，以便滿(mǎn)足如下成分Fe2O340-55摩爾％，NiO15-30摩爾％，ZnO20-40摩爾％，Bi2O3150-750ppm，或者Fe2O340-55摩爾％，NiO15-30摩爾％，ZnO20-40摩爾％，CuO5-10摩爾％和MnO20.5-2摩爾％在經(jīng)過(guò)配制成上述鐵氧體成分和燒結(jié)后的等靜壓，得到的基體獲得2×1010Ω·cm或更大的高表面絕緣電阻，從這種基體生產(chǎn)的共模濾波器在線圈間具有足夠的電絕緣。并且，在薄膜處理的退火后，基體的體絕緣電阻和表面絕緣電阻不變或沒(méi)有退化。再者，與傳統(tǒng)的熱壓法生產(chǎn)的基體相比，其力學(xué)強(qiáng)度或抗彎強(qiáng)度增大到至少高出1.5倍，這種強(qiáng)度使基體足以承受薄膜的處理過(guò)程。并且，當(dāng)接線端子和希望的部位通過(guò)電鍍形成時(shí)，幾乎沒(méi)有孔洞的致密基體表面能夠阻止由于鍍?cè)诓幌胍牟糠侄鴰?lái)的電氣問(wèn)題。另外，致密的基體表面可以使接線端子的圖形精確地形成。
更優(yōu)選地，本方法還包括一個(gè)如下步驟在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓后，將得到的產(chǎn)品退火，并對(duì)退火的產(chǎn)品進(jìn)行表面研磨，研磨量至少5μm。
通過(guò)下面對(duì)附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是一個(gè)流程圖，示意地表示根據(jù)本發(fā)明制造薄膜電感器的鐵氧體基體的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的一些步驟；圖2a-2j是用于解釋制造薄膜共模濾波器陣列的晶片工藝的透視圖；圖3a-3j是用于解釋薄膜共模濾波器陣列的制造過(guò)程的透視圖；圖4是薄膜共模濾波器的共模特性圖；圖5是鐵氧體基體中Fe2O3、NiO和ZnO成分與滲透性μ之間的關(guān)系曲線；圖6是表示Fe2O3含量不同的鐵氧體基體燒結(jié)后表面絕緣電阻測(cè)量值的曲線；圖7是表示圖6所示的燒結(jié)后鐵氧體基體，在表面研磨后的表面絕緣電阻測(cè)量值的曲線；圖8是表示圖7所示鐵氧體基體經(jīng)過(guò)5次在絕緣層固化溫度(400℃)的退火處理后，表面絕緣電阻測(cè)量值的曲線；圖9是表示圖8所示鐵氧體基體經(jīng)過(guò)1000℃的真空退火處理，表面絕緣電阻測(cè)量值的曲線；圖10是表示圖9所示的真空退火處理的鐵氧體基體，經(jīng)過(guò)研磨量為5μm或更多的表面研磨后，表面絕緣電阻測(cè)量值的曲線；
圖11是表示圖10所示鐵氧體基體研磨量與表面絕緣電阻之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果的曲線；圖12是表示圖10所示表面研磨的鐵氧體基體經(jīng)過(guò)5次在大約400℃的真空退火后，表面絕緣電阻測(cè)量值的測(cè)量結(jié)果曲線；圖13是表示圖12所示鐵氧體基體和在其基本成分中加入Bi2O3形成的NiZn鐵氧體基體的表面絕緣電阻測(cè)量值的測(cè)量結(jié)果曲線；圖14是表示含有55摩爾％Fe2O3的鐵氧體基體中，Bi2O3的加入量與表面絕緣電阻測(cè)量值之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖15是表示含有55摩爾％Fe2O3的鐵氧體基體中，抗彎強(qiáng)度與Bi2O3的加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖16是表示在基本成分中加入CuO形成的NiZn鐵氧體基體中，抗彎強(qiáng)度與CuO加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖17是表示圖16所示成分中加入MnO2得到的基體中，滲透性μ與MnO2加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖18是表示圖16所示成分中加入MnO2得到的基體中，絕緣電阻與MnO2加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖19是表示熱壓和熱等靜壓得到的基體中，絕緣電阻與Bi2O3加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖20是表示熱壓和熱等靜壓得到的基體中，抗彎強(qiáng)度與Bi2O3加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖21是表示熱等靜壓的壓力與基體抗彎強(qiáng)度之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖22是表示熱壓的壓力與基體抗彎強(qiáng)度之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖23是表示熱壓得到的鐵氧體基體和熱等靜壓得到的鐵氧體基體(二者都基本由Fe2O3、NiO和ZnO組成)中，密度與施加的壓力之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖24是表示熱壓得到的鐵氧體基體和熱等靜壓得到的鐵氧體基體(二者都基本由Fe2O3、NiO和ZnO組成)中，表面粗糙度與所用拋光粉的篩目數(shù)之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線；圖25是表示熱等靜壓得到的鐵氧體基體的表面的光學(xué)顯微鏡照片；圖26是表示熱壓得到的鐵氧體基體的表面的光學(xué)顯微鏡照片；圖27是表示由薄板制造方法生產(chǎn)的鐵氧體基體的表面的光學(xué)顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地表示根據(jù)本發(fā)明制造薄膜電感的鐵氧體基體的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的一些步驟。下面將參考此圖詳細(xì)描述鐵氧體基體的制造步驟。
基體成分的第一例子首先，為了獲得預(yù)定成分的鐵氧體基體，將原材料按混合表稱(chēng)重，然后加入純凈水混合(步驟S1)。預(yù)定成分為Fe2O340-55摩爾％、NiO15-30摩爾％、ZnO20-40摩爾％。
接著，將獲得的混合料漿進(jìn)行干燥(步驟S2)、預(yù)燒(步驟S3)。
接著，將得到的預(yù)燒材料用純凈水研磨(步驟S4)。研磨的同時(shí)加入150-750ppm的Bi2O3。也可以加入CaCO3等等。
接著，將得到的研磨材料干燥并造粒，然后成形(步驟S5)。并且，在大氣下，以燃燒氣體加熱到約1160℃進(jìn)行燒結(jié)(步驟S6)。
接著，燒結(jié)產(chǎn)品在1200℃以1000kg/cm2的壓力進(jìn)行2小時(shí)的熱等靜壓(步驟S7)。
接著，得到的產(chǎn)品進(jìn)行平面磨，成型和切割(步驟S8)。
此后，將切好的產(chǎn)品在空氣中在約1000℃下進(jìn)行加熱或退火(步驟S9)。
接著，將退火后產(chǎn)品的表面用篩目數(shù)為#2000的拋光粉以至少5μm的研磨量進(jìn)行研磨(步驟S10)。
基體成分的第二例子首先，為了獲得預(yù)定成分的鐵氧體基體，將原材料按混合表稱(chēng)重，然后加入純凈水混合(步驟S1)。預(yù)定成分為Fe2O340-55摩爾％、NiO15-30摩爾％、ZnO20-40摩爾％、CuO5-10摩爾％、MnO20.5-2摩爾％、。
接著，將獲得的混合料漿進(jìn)行干燥(步驟S2)、預(yù)燒(步驟S3)。
接著，將得到的預(yù)燒材料用純凈水研磨(步驟S4)。研磨的同時(shí)加入CaCO3等等。
接著，將得到的研磨材料干燥并造粒，然后成形(步驟S5)。并且，在大氣下，以燃燒氣體加熱到約1160℃進(jìn)行燒結(jié)(步驟S6)。
接著，燒結(jié)產(chǎn)品在1200℃以1000kg/cm2的壓力進(jìn)行2小時(shí)的熱等靜壓(步驟S7)。
接著，得到的產(chǎn)品進(jìn)行平面磨，成型和切割(步驟S8)。
此后，將切好的產(chǎn)品在空氣中在約1000℃下進(jìn)行加熱或退火(步驟S9)。
接著，將退火后產(chǎn)品的表面用篩目數(shù)為#2000的拋光粉以至少5μm的研磨量進(jìn)行研磨(步驟S10)。
如上所述，在經(jīng)過(guò)配制成上述鐵氧體成分并燒結(jié)后的等靜壓，以及經(jīng)過(guò)退火和表面研磨，得到的基體獲得2×1010Ω·cm或更大的高表面絕緣電阻。并且，在薄膜工藝的退火處理后，體絕緣電阻和表面絕緣電阻沒(méi)有變化(退化)。再者，與傳統(tǒng)的熱壓法生產(chǎn)的基體相比，其力學(xué)強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度)高出至少1.5倍，這種強(qiáng)度使基體足以承受對(duì)薄膜的處理。進(jìn)一步地，基體表面致密化，幾乎沒(méi)有孔洞，生產(chǎn)過(guò)程中的表面也是如此。
圖2a-2j和圖3a-3j表示用于解釋生產(chǎn)薄膜共模濾波器陣列的晶片處理和生產(chǎn)工藝的透視圖，這種薄膜共模濾波器陣列由上述鐵氧體基體制成的、兩個(gè)連接的薄膜共模濾波器組成。在圖2a-2j和圖3a-3j中，圖的下部表示一個(gè)晶片，圖的上部表示實(shí)際上未切割分離的單個(gè)芯片。下面結(jié)合這些附圖詳細(xì)介紹薄膜共模濾波器陣列的生產(chǎn)過(guò)程。
首先，如圖2a所示，準(zhǔn)備好將按圖1所示方法制備的鐵氧體晶片，并且，如圖2b所示，由諸如聚酰亞胺樹(shù)脂制成的第一絕緣層21涂在晶片20上，然后圖形化。
接著，如圖2c所示，在第一絕緣層21上形成第一銅導(dǎo)線和電極層22。然后，如圖2d所示，由諸如聚酰亞胺樹(shù)脂制成的第二絕緣層23涂在層22上，并圖形化。
接著，如圖2e所示，在第二絕緣層23上形成第一銅線圈層24。然后，如圖2f所示，由諸如聚酰亞胺樹(shù)脂制成的第三絕緣層25涂在層24上，并圖形化。
接著，如圖2g所示，在第三絕緣層25上形成第二銅線圈層26。然后，如圖2h所示，由諸如聚酰亞胺樹(shù)脂制成的第四絕緣層27涂在層26上，并圖形化。
接著，如圖2i所示，在第四絕緣層27上形成第二銅導(dǎo)線和電極層28。然后，如圖2j和3a所示，由諸如聚酰亞胺樹(shù)脂制成的第五絕緣層29涂在層28上，并圖形化。
然后，如圖3b所示，用絲網(wǎng)印刷將銀膏30印在導(dǎo)線上。然后，如圖3c所示，用于磁通返回部分的鐵氧體膏31嵌入中心部分。
接著，如圖3d所示，用粘接劑將鐵氧體板蓋32結(jié)合在經(jīng)過(guò)處理的晶片上。
接著，如圖3e所示，將得到的晶片切成條33，在每個(gè)條33上排列有多個(gè)薄膜共模濾波器陣列芯片。
接著，如圖3f所示，在條33中的每個(gè)薄膜共模濾波器陣列芯片的上端印上標(biāo)記34。然后，如圖3g所示，在條33中的每個(gè)薄膜共模濾波器陣列芯片的一邊，通過(guò)濺射形成鎳的電極接線端子35。
然后，如圖3h所示，將每個(gè)條切割分成單個(gè)芯片36。接著，如圖3i所示，通過(guò)滾鍍將電極接線端子35形成為鎳層和錫層的雙層結(jié)構(gòu)37。并且，如圖3j所示，將得到的薄膜共模濾波器陣列芯片36結(jié)合在帶38上。
鐵氧體基體整體要求有高的電絕緣性能，因?yàn)槿鐖D3g所示，在薄膜共模濾波器和薄膜共模濾波器陣列在鐵氧體基體切割面有電極接線端子。并且鐵氧體基體也需要有高的表面絕緣性能。由這種基體得到的薄膜共模濾波器在線圈接線端子之間的絕緣電阻應(yīng)在108Ω的數(shù)量級(jí)。雖然基體表面電阻和實(shí)際的接線端子間的電阻之間沒(méi)有精確的比例關(guān)系，但基體需要體電阻和表面電阻的綜合電阻達(dá)到2×1010Ω或者更高，以保絕緣電阻達(dá)到至少108Ω。再者，在晶片處理中，為了熱固化絕緣層以便形成薄膜共模濾波器，需在空氣或氮?dú)鈿夥罩?00℃左右進(jìn)行熱處理，此時(shí)鐵氧體基體需要保持穩(wěn)定的高表面絕緣性能。
另外，在晶片處理過(guò)程中，要求鐵氧體基體不能因?yàn)闄C(jī)械沖擊或熱沖擊而開(kāi)裂，如圖2a-2j所示，薄膜共模濾波器和薄膜共模濾波器陣列一起在鐵氧體基體上形成。開(kāi)裂的阻力依賴(lài)于基體的抗彎強(qiáng)度，因此鐵氧體基體需要有較高的抗彎強(qiáng)度。特別地，為了提高開(kāi)裂的阻力，基體尺寸越大，基體所需要的抗彎強(qiáng)度越大。
再者，如上面提到的，在薄膜共模濾波器和薄膜共模濾波器陣列的生產(chǎn)過(guò)程中，鐵氧體基體上形成薄膜顯微圖，因此基體上涂覆的薄膜不能由于基體粗糙的表面而起波紋，并且顯微圖不能變形。通常，在執(zhí)行薄膜處理時(shí)要求基體表面的粗糙度要小于涂覆的薄膜厚度。例如，在涂聚酰亞胺膜時(shí)，基體表面粗糙度Rmax等于或大于6μm時(shí)，圖形化是很難進(jìn)行的。
圖4為通過(guò)上面提到方法制作的薄膜共模濾波器的共模特性曲線，即，頻率依賴(lài)于固有阻抗Z。
從圖4可以看出，使用由100到1400的不同滲透性μ的鐵氧體材料制成的基體，共模濾波器幾乎獲得相同的共模特性。
圖5為鐵氧體基體中Fe2O3、NiO和ZnO成分與滲透性μ之間的關(guān)系圖。
正如圖5闡明的，為了滿(mǎn)足圖4中共模濾波器的共模阻抗特性，要求鐵氧體基體包含的成分在以下范圍內(nèi)Fe2O340-70摩爾％，NiO5-35摩爾％，ZnO10-40摩爾％。
圖6給出Fe2O3含量不同的鐵氧體基體剛燒結(jié)后表面絕緣電阻的測(cè)量值。圖7給出鐵氧體基體燒結(jié)后經(jīng)表面研磨，表面絕緣電阻的測(cè)量值。
從圖6可以看出，剛燒結(jié)后的NiZn鐵氧體基體，在Fe2O3成分范圍為30-65摩爾％時(shí)，顯示了很高的表面絕緣電阻，為1012Ω或更高。并且，燒結(jié)的基體經(jīng)過(guò)表面研磨后，維持了很高的表面絕緣電阻。
圖8給出圖7所示Fe2O3含量不同的鐵氧體基體經(jīng)過(guò)在絕緣層固化溫度(400℃)的退火處理(5次)后，表面絕緣電阻的測(cè)量值。圖9給出鐵氧體基體經(jīng)過(guò)1000℃的真空退火處理后，表面絕緣電阻的測(cè)量值。
從圖8可以看出，基體在絕緣層固化溫度重復(fù)退火處理后，表面絕緣性能下降，表面絕緣電阻降到109Ω的數(shù)量級(jí)。并且，從圖9可以看出，基體經(jīng)過(guò)真空退火處理后，表面絕緣性能下降，表面絕緣電阻降到108Ω的數(shù)量級(jí)。
圖10給出圖9所示經(jīng)過(guò)真空退火處理的鐵氧體基體，表面研磨5μm或更多時(shí)，表面絕緣電阻的測(cè)量值。
從圖10可以看出，通過(guò)表面研磨，基體重新獲得了很高的表面絕緣電阻。從這一事實(shí)可以明白，電阻的下降和鐵氧體基體的表面狀況有關(guān)。
圖11給出研磨量與表面絕緣電阻之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。
從圖11可以看出，研磨量超過(guò)5μm時(shí)，表面電阻急劇升高。因此，優(yōu)選的表面研磨量應(yīng)設(shè)在5μm或5μm以上。
圖12給出圖10所示表面研磨的鐵氧體基體經(jīng)過(guò)5次在絕緣層固化溫度(大約400℃)的真空退火后，表面絕緣電阻的測(cè)量值。
比較圖12和圖8可以證實(shí)，研磨量為5μm或更多時(shí)，為固化絕緣層進(jìn)行退火的鐵氧體基體，表面絕緣電阻下降較小。特別是，當(dāng)Fe2O3的含量為55摩爾％或小于55摩爾％時(shí)，基體顯示了高的表面絕緣電阻值，為1010Ω或更高。Fe2O3成分高于此范圍，絕緣電阻急劇下降。
因此，為了保證至少2×1010Ω的電阻值，基體的Fe2O3成分應(yīng)當(dāng)為55摩爾％或低于55摩爾％。再者，根據(jù)圖5顯示的滲透性μ的測(cè)量結(jié)果，更優(yōu)選的，基體成分應(yīng)為Fe2O340-55摩爾％，NiO15-30摩爾％，ZnO20-40摩爾％。
圖13給出圖12所示鐵氧體基體和在基本成分Fe2O3、NiO和ZnO中加入Bi2O3形成的NiZn鐵氧體基體的表面絕緣電阻測(cè)量值。線a對(duì)應(yīng)加入Bi2O3的基體，線b對(duì)應(yīng)未加Bi2O3的基體，兩種基體都經(jīng)過(guò)1000℃的真空退火處理，然后表面研磨8μm。
可以看到，加入Bi2O3，表面絕緣電阻增加。
圖14給出含有55摩爾％Fe2O3的鐵氧體基體，Bi2O3的加入量與絕緣電阻之間關(guān)系的測(cè)量值。
從圖14可以看出，加入150ppm或者更多的Bi2O3，絕緣電阻大大提高。
圖15給出含有55摩爾％Fe2O3的鐵氧體基體，Bi2O3的加入量與鐵氧體基體抗彎強(qiáng)度之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量基于JIS橫斷實(shí)驗(yàn)。測(cè)量樣品的跨距為1.4mm，加載速率為30mm/min。
從圖15可以看出，加入750ppm或者更多的Bi2O3，抗彎強(qiáng)度急劇下降。
如上所述，可以明白作為基體成分的第一個(gè)例子，加入150-750ppm的Bi2O3，可以使絕緣電阻和抗彎強(qiáng)度共同得到優(yōu)化。
圖16給出在基本成分Fe2O3、NiO和ZnO中加入CuO形成的NiZn鐵氧體基體，其抗彎強(qiáng)度與CuO加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。
從圖16可以看出，隨著CuO加入量從5摩爾％到10摩爾％，抗彎強(qiáng)度升高。
圖17給出圖16所示成分中加入MnO2得到的基體，滲透性μ與MnO2加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。圖18給出圖16所示成分中加入MnO2得到的基體，絕緣電阻與MnO2加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。
從圖17可以看出，隨著MnO2加入量從0.5摩爾％到5摩爾％，滲透性μ增大。然而，MnO2加入量等于或大于2摩爾％時(shí)，基體絕緣電阻急劇下降，如圖18所示。
因此，作為基體成分的第二個(gè)例子，通過(guò)加入5-10摩爾％CuO和0.5-2摩爾％MnO2，就可以在絕緣電阻不下降的情況下，使抗彎強(qiáng)度和滲透性μ共同得到提高。
圖19給出傳統(tǒng)熱壓方法(HP)得到的鐵氧體基體與根據(jù)本發(fā)明的熱等靜壓得到的鐵氧體基體中，絕緣電阻與Bi2O3加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。圖20給出由熱壓和熱等靜壓得到的鐵氧體基體中，抗彎強(qiáng)度與Bi2O3加入量之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。
從圖19可以看出，由熱壓、熱等靜壓得到的鐵氧體基體，其絕緣電阻之間的差異很小。然而，從圖20可以看出，熱等靜壓得到的鐵氧體基體比熱壓得到的鐵氧體基體的抗彎強(qiáng)度大1.5倍。即，熱等靜壓得到的鐵氧體基體難以開(kāi)裂。隨著晶片尺寸的增大，這種趨勢(shì)變得更加顯著。
圖21給出熱等靜壓的壓力與基體抗彎強(qiáng)度之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。圖22給出熱壓的壓力與基體抗彎強(qiáng)度之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果。熱壓和熱等靜壓的處理溫度都是1200℃。
從圖21可以看出，基體經(jīng)過(guò)壓力等于或大于0.5t/cm2的熱等靜壓后，獲得高的抗彎強(qiáng)度。另一方面，基體經(jīng)受熱壓，隨著壓力的增加，不能獲得如此高的抗彎強(qiáng)度，如圖22所示。
表1給出熱壓得到的3英寸和6英寸(2mm厚)的鐵氧體基體以及熱等靜壓得到的3英寸和6英寸的鐵氧體基體中，裂紋出現(xiàn)頻率的觀察結(jié)果，其中二者都重復(fù)地經(jīng)歷110℃下10次的熱沖擊以及搬運(yùn)過(guò)程中10次的吸引和分離。樣品數(shù)量為20。
熱等靜壓得到的3英寸基體的裂紋出現(xiàn)頻率低于熱壓得到的樣品。在6英寸基體中，熱壓和熱等靜壓得到的鐵氧體基體的裂紋出現(xiàn)頻率存在大的差別。
表1

圖23是表示熱壓得到的鐵氧體基體和熱等靜壓得到的鐵氧體基體(二者都基本由Fe2O3、NiO和ZnO組成)中，密度與施加的壓力之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線。
從圖23可以看出，對(duì)基體進(jìn)行熱等靜壓提高了基體密度。
圖24是表示熱壓得到的鐵氧體基體和熱等靜壓得到的鐵氧體基體(二者都基本由Fe2O3、NiO和ZnO組成)中，表面粗糙度與所用拋光粉的篩目數(shù)之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果曲線。兩種鐵氧體基體的晶粒尺寸都是5μm，使用#2000的SiC作為拋光粉，用于研磨這兩種基體。
從圖24可以看出，使用熱等靜壓的基體，其表面粗糙度大大下降。此外，使用熱壓的基體，隨著拋光粉變細(xì)即篩目數(shù)從#1200到#2000再到#4000，其表面粗糙度變化很小。而熱等靜壓的基體的表面粗糙度隨著拋光粉變細(xì)而改善。
圖25給出由熱等靜壓得到的基體，經(jīng)過(guò)#6000金剛石研磨，其表面的光學(xué)顯微鏡照片(×220)。圖26給出由熱壓得到的基體，經(jīng)過(guò)#6000金剛石研磨，其表面的光學(xué)顯微鏡照片(×220)。圖27給出由薄板制造方法生產(chǎn)的基體，經(jīng)過(guò)#6000金剛石研磨，其表面的光學(xué)顯微鏡照片(×220)。所有鐵氧體基體的晶粒尺寸都是5-6μm。
熱等靜壓得到的鐵氧體基體表面，如圖25所示，幾乎沒(méi)有孔；而傳統(tǒng)熱壓得到的鐵氧體基體或者薄板制造方法后熱壓得到的鐵氧體基體，其表面有一些孔，如圖26所示。此外，由薄板制造方法生產(chǎn)的鐵氧體基體，如圖27所示，其表面有一些大的孔洞，鐵氧體顆粒由此處脫落了。
所有上述的實(shí)施例僅是為了說(shuō)明本發(fā)明，并不是用于限制。在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以對(duì)本發(fā)明做出很多不同的變換和修改。因此，本發(fā)明僅受到權(quán)利要求及其等同物的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體，包含鐵氧體的成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm，并且具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體基體，其特征在于所述鐵氧體成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體基體，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
4.一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體，包含鐵氧體的成分為，三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％；并且具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵氧體基體，其特征在于所述鐵氧體的成分是三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％。
6.如權(quán)利要求4所述的鐵氧體基體，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
7.一種使用鐵氧體基體的薄膜共模濾波器，所述鐵氧體基體包含鐵氧體的成分為，三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm；并且所述基體具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜共模濾波器，其特征在于所述鐵氧體成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm。
9.如權(quán)利要求7所述的薄膜共模濾波器，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
10.一種使用鐵氧體基體的薄膜共模濾波器，所述鐵氧體基體包含鐵氧體的成分為，三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％；并且所述基體具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜共模濾波器，其特征在于所述鐵氧體成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％。
12.如權(quán)利要求10所述的薄膜共模濾波器，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
13.一種使用鐵氧體基體的薄膜共模濾波器陣列，所述鐵氧體基體包含鐵氧體的成分為，三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm；并且所述基體具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的薄膜共模濾波器陣列，其特征在于所述鐵氧體成分為，三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm。
15如權(quán)利要求13所述的薄膜共模濾波器陣列，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
16.一種使用鐵氧體基體的薄膜共模濾波器陣列，所述鐵氧體基體包含鐵氧體的成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％；并且所述基體具有通過(guò)熱等靜壓形成的致密的晶體結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16所述的薄膜共模濾波器陣列，其特征在于所述鐵氧體的成分為三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％。
18.如權(quán)利要求16所述的薄膜共模濾波器陣列，其特征在于所述基體是直徑等于或大于3英寸的晶片。
19.一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體的制造方法，包括以下步驟將原材料混合，以滿(mǎn)足如下成分三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm；將混合的材料成形；將成形的材料燒結(jié)；以及將燒結(jié)的產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓。
20.如權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述混合步驟包括混合原材料，以滿(mǎn)足如下成分三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，三氧化二鉍150-750ppm。
21.如權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述方法還包括如下步驟將熱等靜壓后的燒結(jié)產(chǎn)品進(jìn)行退火處理；以及對(duì)退火產(chǎn)品進(jìn)行表面研磨，且研磨量至少5μm。
22.一種用于薄膜電感器的鐵氧體基體的制造方法，包括以下步驟將原材料混合，以滿(mǎn)足如下成分三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳5-35摩爾％，氧化鋅10-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％；將混合的材料成形；將成形的材料燒結(jié)；以及將燒結(jié)的產(chǎn)品進(jìn)行熱等靜壓。
23.如權(quán)利要求22所述的制造方法，其特征在于所述混合步驟包括混合原材料，以滿(mǎn)足如下成分三氧化二鐵40-55摩爾％，氧化鎳15-30摩爾％，氧化鋅20-40摩爾％，氧化銅5-10摩爾％和二氧化錳0.5-2摩爾％。
24.如權(quán)利要求22所述的制造方法，其特征在于所述方法還包括如下步驟將熱等靜壓后的燒結(jié)產(chǎn)品進(jìn)行退火處理；以及對(duì)退火產(chǎn)品進(jìn)行表面研磨，且研磨量至少5μm。
全文摘要
通過(guò)以下方法提供一種薄膜電感的鐵氧體基體將原材料混合以滿(mǎn)足如下成分三氧化二鐵(Fe
文檔編號(hào)C04B35/645GK1574124SQ200410059230
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者莊司茂, 佐藤玲, 川口行雄, 田中一滿(mǎn), 谷島利和 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社