印制电路埋嵌电感表面化镀磁性合金薄膜的研究

发布时间：2020-03-26 01:04

【摘要】：随着通信设备工作频率的增加,印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)在向集成化、小型化发展的同时也必然对电感器的结构和性能提出更高的要求。针对目前三明治结构电感存在的高频下易产生较大的寄生电容和涡流损耗等问题,本文主要从电感的磁芯结构和磁芯材料入手,以消除寄生电容和涡流损耗,并提高电感量为目标,选定双还原剂,用化学镀的方法在平面螺旋铜线圈的表面沉积磁膜设计嵌入式电感器,即在PCB埋嵌电感铜线圈表面和侧面直接镀上磁芯材料,形成磁芯包覆线圈的结构,有效地提高电感量。(1)本文首先通过改变镀液的配方和前处理工艺,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、振动样品磁强计、X射线衍射、阻抗测试仪等表征手段,采用单因素实验法探究了最优的工艺过程和镀液配方,即采用次亚磷酸钠、二甲基胺硼烷双还原剂解决渗镀问题,主盐为硫酸镍和硫酸钴以获得更好电感性能的磁芯薄膜。研究发现采用优化后的工艺和配方制备的磁芯薄膜电感量平均增加11%。(2)研究了施镀的工艺条件、镀液组分以及镀后热处理三方面对NiCoP磁芯镀层的性能影响,确定了各因素的最佳条件:1)Co~(2+)/(Co~(2+)+Ni~(2+))摩尔比为0.45~0.6;2)次亚磷酸钠与DMAB摩尔比为16:1;3)DL-苹果酸作为络合剂具有最佳效果,电感量提高了11.8%;4)宜采用800℃热处理30min;5)施镀温度为70℃,pH值为9,施镀时间为1.5h~2h。(3)通过研究Fe_3O_4-NiCoP复合镀层,NiCoPW和NiCoZnP两种四元合金薄膜的电感性能,探讨了四氧化三铁、钨酸钠、硫酸锌对磁芯沉积的促进作用。研究表明当镀液中加入的Fe_3O_4的量为大于或等于2.4g/250mL时具有最大电感值。加入钨酸钠制备的NiCoPW四元合金薄膜具有良好的电感性能,钨酸钠对磁芯的沉积具有促进作用,但是添加硫酸锌制备的NiCoZnP四元合金薄膜不能增加电感值,那是因为锌元素具有抗磁性,它的添加对实验是无效的。
【图文】：

螺旋管,电感,结构示意图,曲折型

图 1-1 螺旋管型电感结构示意图图 1-2 曲折型电感结构示意图[1]。但是，这种结构复杂，体积大，不易于制于电感量的增加，影响性能。为了完善曲折电阻率高的铁氧体替换磁芯等措施。感

曲折型,电感,结构示意图,磁芯

图 1-2 曲折型电感结构示意图[1]少导体电阻。但是，这种结构复杂，体积大，不易于制备，磁芯间气隙，不利于电感量的增加，影响性能。为了完善曲折结构，常常厚度和使用电阻率高的铁氧体替换磁芯等措施。平面型电感图 1-3 所示，在三明治型电感中，磁芯层位于线圈层的上下两面，形层/线圈/绝缘层/磁芯的结构。由于磁性层是闭合的，大部分磁场被束内，可以减少涡流损耗，形成通路，有效的较少漏磁而极大的提高感外，，这种平面结构还可以有效降低电感维度，且线圈的自感和互感电感值，符合高能量密度电感器件的结构要求[5]。若减少线圈的匝数者加入磁导率低的磁芯，在高频电路中会呈现比较高的电感值和品质的理论和实践证明，三明治螺旋绕制电感还存在明显的缺陷，即在较大的寄生电容，从而明显降低了磁芯材料的适用频率以及电感的
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM271;TG174.4

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