一种金属化铁氧体磁芯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及贴片功率磁芯加工领域，特别是涉及一种金属化铁氧体磁芯及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在当前智能手机，平板电脑的大潮下，对电子元件微型化，贴片化的要求越来越强烈，功率电感更是首当其冲。而且产品的环保要求也越来越高，所有产品必须过R0SH和卤素等各项测试。
[0003]传统的铁氧体贴片功率磁芯金属化工艺主要包括磁芯端点沾银浆、高温烧结、电镀镍、锡等过程，其存在能耗高、污染大、成本昂贵、可靠性差的缺点，与当前建设节约型社会与绿色工艺技术的发展趋势相违背，已经不适合继续应用于铁氧体贴片功率磁芯的加工生产。因此，寻求一种绿色工艺对铁氧体贴片功率磁芯进行金属化势在必行。
【发明内容】
[0004]鉴于此，本发明实施例提供了一种金属化铁氧体磁芯及其制备方法，以解决现有铁氧体磁芯金属化工艺能耗高、污染大、成本昂贵，且得到的金属化膜层可靠性差，性能不佳的问题。
[0005]第一方面，本发明实施例提供了一种金属化铁氧体磁芯，包括铁氧体磁芯，所述铁氧体磁芯上设置有电极区域，所述电极区域上形成有用于与其他器件连接的金属镀层，所述金属镀层包括依次层叠形成在所述电极区域表面的铬层、镍铜合金层和银层，所述铬层、镍铜合金层和银层通过磁控溅射制备。
[0006]本发明金属化铁氧体磁芯采用铬层打底，可提高金属镀层附着力；再在铬层上形成镍铜合金层，以形成焊接层；所述银层设置在最外层，构成保护层，可保护镍铜合金层不被氧化；同时由于银与焊锡相容性好，因而可提高可焊性。本发明通过采用上述特殊结构的金属镀层，镀层附着力高、耐热性强、可焊性好，且成本低。
[0007]优选地，所述铬层的厚度为0.1-1.0微米。更优选地，所述铬层的厚度为0.2-0.3微米。
[0008]优选地，所述镍铜合金层的厚度为0.7-2.0微米。更优选地，所述镍铜合金层的厚度为1.2-1.5微米。
[0009]优选地，所述镍铜合金层中，镍的质量含量大于70%。
[0010]优选地，所述银层的厚度为0.1-1.0微米。更优选地，所述银层的厚度为0.2-0.3微米。
[0011]由于本发明特殊结构的金属镀层质量高，因此可相应减少镀层的设置厚度，从而不但提高了焊接质量，而且大大提高了生产效率，降低了金属化成本。
[0012]为起到良好的防氧化作用，优选地，所述银层的银纯度为3N以上。
[0013]本发明金属化铁氧体磁芯的具体形状不限，例如可以是工字型。本发明金属化铁氧体磁芯具体可以为一磁芯电极。
[0014]本发明实施例第一方面提供的一种金属化铁氧体磁芯，其金属镀层包括依次层叠的铬层、镍铜合金层和银层，铬层可提高镀层附着力，镍铜合金层形成焊接层，银层可保护镍铜合金层不被氧化，同时可提高可焊性；最终所述金属镀层具有附着力高、耐热性强、可焊性好，且成本低等优点。
[0015]第二方面，本发明实施例提供了一种上述金属化铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤:
[0016](1)取铁氧体磁芯，将所述铁氧体磁芯清洗并烘干，所述铁氧体磁芯上设置有电极区域；
[0017](2)采用磁控溅射的方式在所述电极区域表面制备金属镀层，得到金属化铁氧体磁芯，所述金属镀层包括依次层叠形成在所述电极区域表面的铬层、镍铜合金层和银层。
[0018]所述清洗的操作是为了去除磁芯表面的粉末和污迹。
[0019]优选地，所述清洗的步骤具体包括:先采用酒精浸泡5-10分钟，然后于40_60°C温度下超声波清洗10-20分钟，再用清水漂洗1-3分钟，接着常温超声波清洗10-20分钟，最后用50-80°C热水漂洗1-3分钟。
[0020]所述烘干操作是为了去除磁芯表面的水份，可在烘箱中进行。优选地，烘箱温度为130-170°C，时间 10-20 分钟。
[0021]本发明磁控溅射采用磁控真空镀膜机进行，其具体过程参数不做特殊限定，可获得各金属镀层即可。
[0022]优选地，采用磁控溅射制备所述铬层的过程中:以金属铬为靶材，所述铬层的厚度为0.1-1.0微米。优选地，所述金属铬靶材通入的电流为20-25A。
[0023]优选地，采用磁控溅射制备所述镍铜合金层的过程中:以镍铜合金为靶材，所述镍铜合金层的厚度为0.7-2.0微米。优选地，所述镍铜合金靶材通入的电流为20-25A。优选地，所述镍铜合金层中，镍的质量含量大于70%。
[0024]优选地，采用磁控溅射制备所述银层的过程中:以金属银为靶材，所述银层的厚度为0.1-1.0微米。优选地，所述银靶材通入的电流为15-20A。
[0025]优选地，本发明中，磁控溅射过程中的真空度为0.l-10Pa，溅射功率密度为0.l-20W/cm2。磁控溅射的时间依预设镀层厚度而定。
[0026]本发明实施例第二方面提供的金属化铁氧体磁芯的制备方法，利用磁控溅射技术，用金属靶材铬靶、镍铜合金靶和银靶溅射形成金属化焊点，金属镀层附着力高，耐热性强，可焊性好，且溅射成膜速度快，工艺全程无污染，成本低，因而可使磁芯电极焊点既能满足可焊性、耐焊性和附着力的要求，又能够保证环保，无任何污染而且经济性。
【附图说明】
[0027]图1为本发明金属化铁氧体磁芯结构图；
[0028]图2为图1的A区域的断面放大图；
[0029]图3为图1的金属化铁氧体磁芯的仰视图；
[0030]图4为本发明实施例的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]请参阅图1-图3，本发明实施例提供了一种金属化铁氧体磁芯，包括铁氧体磁芯100，所述铁氧体磁芯100的一侧设置有电极区域101，该电极区域为与PCB板贴片接触的一面，所述电极区域101上形成有用于与其他器件连接的金属镀层，图2所示为图1中A区域的断面结构放大图，对照图3所示，该金属镀层包括依次层叠形成在所述电极区域101表面的铬层10、镍铜合金层20和银层30，所述铬层10、镍铜合金层20和银层30通过磁控溅射制备。
[0033]优选地，所述铬层的厚度为0.1-1.0微米。更优选地，所述铬层的厚度为0.2-0.3微米。
[0034]优选地，所述镍铜合金层的厚度为0.7-2.0微米。更优选地，所述镍铜合金层的厚度为1.2-1.5微米。优选地，所述镍铜合金层中，镍的质量含量大于70%。
[0035]优选地，所述银层的厚度为0.1-1.0微米。更优选地，所述银层的厚度为0.2-0.3微米。
[0036]本发明上述特殊结构的金属镀层具有附着力高、耐热性强、可焊性好，且成本低等优点。
[0037]本发明实施例的金属化铁氧体磁芯可作为贴片电感的磁芯使用。金属镀层的形状可根据电极区域的形状及实际需要设置为矩形、圆形或其他形状。
[0038]请参阅图4，本发明实施例提供了一种上述金属化铁氧体磁芯的制备方法，包括以下步骤:
[0039](1)取铁氧体磁芯，将所述铁氧体磁芯清洗并烘干，所述铁氧体磁芯上设置有电极区域；
[0040]所述清洗的操作是为了去除磁芯表面的粉末和污迹。
[0041]优选地，所述清洗的步骤具体包括:先采用酒精浸泡5-10分钟，然后于40_60°C温度下超声波清洗10-20分钟，再用清水漂洗1-3分钟，接着常温超声波清洗10-20分钟，最后用50-80°C热水漂洗1-3分钟。
[0042]所述烘干操作是为了去除磁芯表面的水份，可在烘箱中进行。优选地，烘箱温度为130-170°C，时间 10-20 分钟。
[0043](2)采用磁控溅射的方式在所述电极区域表面制备金属镀层，得到金属化铁氧体磁芯，所述金属镀层包括依次层叠形成在所述电极区域表面的铬层、镍铜合金层和银层。
[0044]本发明磁控溅射采用磁控真空镀膜机进行，其具体过程参数不做特殊限定，可获得各金属镀层即可。
[0045]具体地，将烘干后的磁芯排列好放到专门的治具里，固定好，只露出电极区域即可，然后装到真空镀膜用的片架上，推进真空机，抽真空，再向真空腔内输入氩气，并维持真空腔内氩气的压力在2X10 'Pa-SX1 ta范围内。
[0046]优选地，采用磁控溅射制备所述铬层的过程中:以金属铬为靶材，所述铬层的厚度为0.1-1.0微米。优选地，所述金属铬靶材通入的电流为20-25Α。
[0047]优选地，采用磁控溅射制备所述镍铜合金层的过程