基于LTCC的NiCuZn鐵氧體及其應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，手機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備朝著越來(lái)越便攜的方向發(fā)展，很多電子產(chǎn)品公司推出的新型手機(jī)和電腦都以輕薄的特點(diǎn)吸引大批用戶。這些電子設(shè)備中的電源系統(tǒng)是我們不能忽略的一個(gè)重要的部分，它為內(nèi)部的各個(gè)模塊的工作提供電能，因此設(shè)備的小型化就意味著電源系統(tǒng)也需向著小型化和集成化發(fā)展。我們知道，在開(kāi)關(guān)式DC-DC變換器中，磁性組件占據(jù)了電路的大部分面積，若其中的電感組件設(shè)計(jì)為以LTCC鐵氧體材料作為基體材料的疊片式功率電感，并將其內(nèi)埋至LTCC基板

2、，可大大減小電感的高度有效實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)小型化。
　　為得到性能較好的疊片式功率電感，主要圍繞飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和功率損耗Pcv兩個(gè)參數(shù)對(duì)低溫?zé)Y(jié)NiZn鐵氧體做了研究，實(shí)驗(yàn)分為主配方、氧化物摻雜和玻璃摻雜三個(gè)方面。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主配方為Co0.01Ni0.32Zn0.49Cu0.18Fe1.98O4時(shí)材料具有較高的磁導(dǎo)率和居里溫度。接著討論了Bi2O3和WO3、HB3O3、V2O5、Li2CO3分別組合摻雜后對(duì)鐵氧體材料的影響，實(shí)驗(yàn)

3、得出Li2CO3摻雜可大幅度增加NiCuZn鐵氧體材料的起始磁導(dǎo)率μi和Bs，當(dāng)Li2CO3含量達(dá)到0.20wt％時(shí)，材料的μi和Bs有最大值分別為172.27，431.1mT（室溫），339.6mT（100℃）。低頻下Li2CO3可降低材料的功耗，當(dāng)Bm(小于30mT時(shí)摻雜量為0.15wt%的樣品功耗最低，當(dāng)Bm(大于30mT時(shí)摻雜量為0.20wt%的樣品功耗最低。玻璃摻雜實(shí)驗(yàn)中選擇的三種玻璃分別為L(zhǎng)BSCA、LBBS和BBSZ。研究

4、發(fā)現(xiàn)微觀形貌是影響鐵氧體的磁性能的主要因素，并且高頻下晶粒小的材料功耗更低，而在低頻下晶粒較大的樣品功耗更低。其中摻雜了BBSZ玻璃的鐵氧體性能最好，且摻雜量為1.0wt%時(shí)μi和Bs有最大值分別為201.58和403.6mT（室溫），并且不論在高頻還是低頻環(huán)境下，該組樣品的功耗均為最低。
　　最后選擇Li2CO3摻雜方案的最優(yōu)樣品參數(shù)進(jìn)行疊片式功率電感的建模與仿真。主要圍繞繞線半徑和氣隙兩個(gè)方面討論其對(duì)電感量和飽和電流的影響。發(fā)