專(zhuān)利名稱(chēng)：一種片式鐵氧體電感器的端電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于片式陶瓷電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種片式鐵氧體電感器 的端電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
片式陶瓷電子元器件的端電極制備現(xiàn)在普遍采用三層電極技術(shù)，即首先采用 涂端機(jī)在片式陶瓷元器件坯體兩端蘸上貴金屬漿料，如銀漿等，然后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制 成底電極，再電鍍一層鎳層作為阻擋層，最后電鍍一層錫或錫-鉛合金層作為可焊 層，即形成銀/鎳/錫或錫-鉛的三層電極結(jié)構(gòu)[D.A. Benm, C丄Feltz， R. Haynes, and S.C. Pinault, Statistical Determination of Plating Process Variables for Multilayer Ceramic Chip Capacitors, Journal of the American Ceramic Society 72 (12)， 2279-2281 (1989)]。 端電極制備需要采用高溫?zé)Y(jié)和電鍍兩種不同的技術(shù)，投資和使用兩套不同的設(shè) 備，工序繁瑣，工藝復(fù)雜。隨著國(guó)際有色金屬價(jià)格持續(xù)攀升，貴金屬材料成本在總 生產(chǎn)成本中所占比例持續(xù)升高，對(duì)環(huán)境和金屬資源造成很大的壓力。并且隨著片式 元器件尺寸減小，涂端工序需要采用更高精度的涂端機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的片式鐵氧體電感器端電極及其制備方法，鐵 氧體材料中鐵元素摩爾百分含量為10~40%。本發(fā)明免去端頭貴金屬電極的使用，
免去涂端機(jī)的使用，采用一條電鍍線完成端電極的制備過(guò)程。
本發(fā)明提供的片式鐵氧體電感器的端電極具有二層結(jié)構(gòu)，首先在片式電感器 端頭表面形的自體電極，即通過(guò)原子氫的作用，提高片式電感器端頭鐵氧體表面的 電子電導(dǎo)(電阻率小于104Q.m)，使端頭表面鐵氧體出現(xiàn)半導(dǎo)化甚至金屬化，然 后以該自體電極作為導(dǎo)電籽層電鍍鎳，形成一層金屬鎳層(2~20pm),再在鎳層 上電鍍一層錫或錫-鉛合金層(2~20nm)，即形成鎳/錫或錫-鉛二層電極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明端電極的具體制備方法如下
首先，將片式鐵氧體電感器和分散性導(dǎo)電介質(zhì)如鋼球混合在一起，然后一同 置于電解質(zhì)水溶液中(電解質(zhì)濃度5克/升~500克/升)，如硫酸鈉水溶液等，在水 中添加電解質(zhì)的目的在于提高水溶液的電導(dǎo)率，然后以導(dǎo)電介質(zhì)為陰極，電解水溶 液對(duì)電感器進(jìn)行原子氫處理，在電解水溶液過(guò)程中對(duì)導(dǎo)電介質(zhì)和片式電感器進(jìn)行振
動(dòng)或攪拌具有更好的電導(dǎo)增大效果，陰極電流密度0.1~5安培/平方分米，電解質(zhì)水 溶液溫度0 80。C，原子氫在片式電感器內(nèi)電極的露頭上產(chǎn)生，氫遷移到靠近內(nèi)電極 露頭的鐵氧體表面，通過(guò)原子氫的電導(dǎo)改性作用，使得電感器端頭鐵氧體表面電子 電導(dǎo)大幅度增加，出現(xiàn)半導(dǎo)化甚至金屬化，電阻率小于104am。隨原子氫處理時(shí) 間延長(zhǎng)，該電導(dǎo)改性區(qū)域以?xún)?nèi)電極露頭為中心沿陶瓷表面邊際生長(zhǎng)，電導(dǎo)改性區(qū)域 面積增大，形成自體電極。然后將片式電感器和導(dǎo)電介質(zhì)取出，用去離子水清洗干 凈，采用振動(dòng)電鍍方法在片式電感器端頭電鍍鎳層，由于該自體電極電子電導(dǎo)大， 使得電鍍鎳過(guò)程中金屬鎳能夠直接在該自體電極上得到電子而沉積下來(lái)。然后將片 式電感器和導(dǎo)電介質(zhì)取出，用去離子水清洗干凈，采用振動(dòng)電鍍或滾鍍方法在鎳層 上電鍍錫或錫-鉛合金層，制成具有完整結(jié)構(gòu)的端電極。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于免去片式鐵氧體電感器端電極制備中貴金屬槳料的使 用，降低生產(chǎn)成本、節(jié)省貴金屬資源；免去涂端工序，免去貴金屬漿料的高溫?zé)Y(jié) 工序，免除高溫?zé)Y(jié)尾氣排放；免去涂端機(jī)和高溫爐的設(shè)備投資，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序； 由于片式鐵氧體電感器端頭自體電極制備采用電化學(xué)原子氫處理，可以采用電鍍?cè)O(shè) 備來(lái)進(jìn)行，因此采用一套電鍍線就能完成片式元器件端電極的制備。由于自體電極 的尺寸與電化學(xué)處理時(shí)間有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，自體電極的生長(zhǎng)進(jìn)度可以通過(guò)時(shí)間得 到精確控制，因此本發(fā)明也適用于小尺寸片式元器件的端電極制備，免去高精度涂 端機(jī)的使用。
本發(fā)明適用于片式鐵氧體元器件的端電極制備。


圖1是現(xiàn)在普遍采用的片式元器件端電極的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，片式元件
1、端頭上的貴金屬電極2、鎳層3、錫或錫-鉛層4。
圖2是本發(fā)明端電極的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，端頭上的自體電極5。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
選取100枚燒結(jié)好的鎳銅鋅鐵氧體片式多層電感器(MLCI)坯體，尺寸為 0402 (0.04英寸x 0.02英寸)，鐵氧體組成為Nio.3Zna5Cua2Fe204 ，鐵元素摩爾百 分含量為28.6%。將片式電感與直徑0.5mm的鋼球一起置于吊籃中，將吊籃浸入硫 酸鈉水溶液中，以鈦籃為陽(yáng)極，在振動(dòng)條件下電解水溶液，對(duì)片式電感器進(jìn)行電化 學(xué)原子氫電導(dǎo)改性處理，制備片式電感的自體電極。工藝參數(shù)如下硫酸鈉(Na2S04)水溶液50克/升 陰極電流密度 2安培/平方分米 溫度 室溫 處理0.5小時(shí)后，將吊籃取出，用去離子水清洗干凈吊籃、片式電感器和鋼球，再將吊籃置于電鍍鎳鍍液中，采用振動(dòng)電鍍的方法鍍鎳，電鍍鎳工藝參數(shù)如下400克/升 20克/升 40克/升 450°C2安培/平方分米接下來(lái)，將吊籃取出，用去離子水清洗吊籃、片式電感器和鋼球，再將吊籃 置于電鍍錫鍍液中，采用振動(dòng)電鍍的方法鍍錫，電鍍錫工藝參數(shù)如下氯化鎳 硼酸 PH 溫度陰極電流密度氯化亞錫檸檬酸氟化氫銨聚乙二醇PH溫度陰極電流密度60克/升 30克/升 50克/升 20克/升 6室溫1安培/平方分米最后，將片式電感器從吊籃中取出，用去離子水清洗干凈后，進(jìn)行2小時(shí) 150。C的烘烤，所得端電極結(jié)合力、可焊性良好。 實(shí)施例2選取IOO枚燒結(jié)好的平面六角Co2Z鐵氧體片式電感坯體，尺寸為0603(0.06英寸x 0.03英寸)，鐵氧體組成為Ba3Co2Fe24041，鐵元素摩爾百分含量為34.3%。將片式電感與直徑lmm的鋼球一起置于吊籃中，將吊籃浸入硫酸鈉水溶液中，以鈦籃為陽(yáng)極，在振動(dòng)條件下電解水溶液，對(duì)片式電感器進(jìn)行電化學(xué)原子氫電導(dǎo)改性處理，制備片式電感的自體電極。工藝參數(shù)如下硫酸鈉(Na2S04)水溶液200克/升陰極電流密度 0.5安培/平方分米
溫度 50°C 處理0.5小時(shí)后，將吊籃取出，用去離子水清洗干凈吊籃、片式電感器和鋼球，再將吊籃置于電鍍鎳鍍液中，采用振動(dòng)電鍍的方法鍍鎳，電鍍鎳工藝參數(shù)如下250克/升 50克/升 40克/升l克/升 4.3 50°C2安培/平方分米然后將吊籃取出，用去離子水清洗干凈吊籃、片式電感器和鋼球，將片式電 感器和鋼球置于滾鍍筒中電鍍，采用滾鍍方法鍍錫，工藝參數(shù)同實(shí)施例l。最后，將 片式電感器從吊籃中取出，用去離子水清洗干凈后，進(jìn)行2小時(shí)150°C的烘烤，所 得端電極結(jié)合力、可焊性良好。硫酸鎳(NiS04*7H20) 氯化鎳(NiCl2*6H20)硼酸 糖精 PH溫度陰極電流密度
權(quán)利要求
1、 一種片式鐵氧體電感器的端電極，鐵氧體材料中鐵元素摩爾百分含量為 10~40%，其特征在于，具有鎳/錫或錫-鉛二層電極結(jié)構(gòu)，首先在片式電感器端頭表 面形成自體電極，通過(guò)原子氫的作用，使端頭表面鐵氧體出現(xiàn)半導(dǎo)化甚至金屬化， 電阻率小于l(^Q.m，然后以該自體電極作為導(dǎo)電籽層電鍍鎳，形成一層金屬鎳層， 再在鎳層上電鍍一層錫或錫-鉛合金層，形成鎳/錫或錫-鉛二層電極結(jié)構(gòu)。
2、 按照權(quán)利要求l所述的端電極，其特征在于，金屬鎳層的厚度為2~2(Him; 錫或錫-鉛合金層的厚度為2~20pm;。
3、 一種制備權(quán)利要求l所述的片式鐵氧體電感器的端電極的方法，其特征在 于，制備工藝為(1) 將片式鐵氧體電感器和分散性導(dǎo)電介質(zhì)鋼球混合在一起，然后一同置于電 解質(zhì)水溶液中；(2) 以導(dǎo)電介質(zhì)為陰極，電解水溶液對(duì)電感器進(jìn)行原子氫處理，陰極電流密度 0.1~5安培/平方分米，電解質(zhì)水溶液溫度0~80°C，原子氫在片式電感器內(nèi)電極的露 頭上產(chǎn)生，氫遷移到靠近內(nèi)電極露頭的鐵氧體表面，通過(guò)原子氫的電導(dǎo)改性作用， 使得電感器端頭鐵氧體表面電子電導(dǎo)增加，出現(xiàn)半導(dǎo)化甚至金屬化，電阻率小于 104am;隨原子氫處理時(shí)間延長(zhǎng)，該電導(dǎo)改性區(qū)域以?xún)?nèi)電極露頭為中心沿陶瓷表面 邊際生長(zhǎng)，電導(dǎo)改性區(qū)域面積增大，形成自體電極；(3) 將片式電感器和導(dǎo)電介質(zhì)取出，用去離子水清洗干凈，采用振動(dòng)電鍍方法 在片式電感器端頭電鍍鎳層，電鍍鎳過(guò)程中鎳離子直接在自體電極上得到電子而沉 積下來(lái)；然后將片式電感器和導(dǎo)電介質(zhì)取出，用去離子水清洗干凈，采用振動(dòng)電鍍 或滾鍍方法在鎳層上電鍍錫或錫-鉛合金層，制成具有完整結(jié)構(gòu)的端電極。
4、 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的電解質(zhì)水溶液為硫酸鈉水 溶液，電解質(zhì)水溶液的電解質(zhì)濃度5克/升~500克/升。
5、 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在電解水溶液過(guò)程中對(duì)導(dǎo)電介質(zhì) 和片式電感器進(jìn)行振動(dòng)或攪拌以增大電導(dǎo)改性效果。
全文摘要
一種片式鐵氧體電感器的端電極及其制備方法，屬于片式陶瓷電子元器件技術(shù)領(lǐng)域。片式鐵氧體電感器的端電極具有二層結(jié)構(gòu)，首先在片式電感器端頭表面形成自體電極，通過(guò)原子氫的作用，提高片式電感器端頭鐵氧體表面的電子電導(dǎo)，電阻率小于10⁴Ω·m，使端頭表面鐵氧體出現(xiàn)半導(dǎo)化甚至金屬化，然后以該自體電極作為導(dǎo)電籽層電鍍鎳，形成一層金屬鎳層，再在鎳層上電鍍一層錫或錫-鉛合金層，形成鎳/錫或錫-鉛二層電極結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)在于免去片式鐵氧體電感器端電極制備中貴金屬漿料的使用，降低生產(chǎn)成本、節(jié)省貴金屬資源；簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序。
文檔編號(hào)H01F27/29GK101145434SQ20071011994
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者曹江利 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)