专利名称：带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法
技术领域：
本发明属于基本电器元件技术领域，特别是涉及一种带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法。
背景技术：
现有的贴片电感由铁氧体或陶瓷骨架、线圈等构成，其制作工艺为在骨架的端面上镀以金属电极层，绕以漆包线圈，再将漆包线头焊接到电极层上。漆包线头是在425℃以上的高温锡槽中烧去漆皮，与金属电极焊合。现有技术中，金属电极是在铁氧体等骨架表面涂上银-铅-钯浆料，经过高温烧结，再以这层金属层为基础分别化学电镀镍、铜、银等金属层而制成的。其生产工艺复杂、能耗大、成本高、环境污染严重，对生产过程中污染物的处理难度大，而且在产品上残留有对人体有害的元素，产品难以达到国际市场的标准要求，特别是，现有的贴片电感骨架存在制作材料局限于铁氧体或陶瓷，原材料消耗大、能耗高、金属电极与骨架的结合较疏松，抗熔蚀、抗拉强度比较低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单、制造成本低廉、产品符合国际要求、生产过程无污染、金属电极层与骨架结合牢固、抗熔蚀、抗拉性强的带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法。
本发明的目的是采用这样的技术解决方案实现的它包括骨架和金属电极层，其特征在于所述骨架采用高分子聚合物材料制成，在骨架端面上贴合有金属电极层，该电极层至少由一层溅射薄膜构成，所述溅射薄膜为层状导电体。
本发明所述的带有溅射膜电极的电感骨架的生产方法是采用以下工艺步骤实现的真空环境准备、骨架端面清洗和溅射镀膜；具体工序如下真空环境准备将骨架端面向上放置在真空镀膜设备的真空腔内，将真空腔抽到高真空状态后，再向真空腔内动态地输入Ar等惰性气体，维持真空腔内压力在10-1Pa范围内；骨架端面清洗用真空镀膜设备内的等离子清洗装置所产生的射频等离子轰击骨架端面，时间1-3分钟，使骨架端面达到洁净要求；溅射镀膜用真空镀膜设备内的金属溅射靶向骨架洁净端面溅射，使骨架端面溅射沉积底层金属溅射薄膜，该金属溅射薄膜能够与洁净的骨架端面贴合在一起，完成底层金属薄膜溅射后，可将其依次移至过渡层、面层金属溅射靶处，在骨架端面上分别溅射过渡层、面层金属膜，金属溅射膜层的数量可根据产品要求设置，溅射镀膜结束后，关闭抽真空设备，当真空内腔与外界大气压力一致时取出溅射镀膜后的骨架即可。
本发明与背景技术相比，由于采用了先进的生产工艺、全制程无污染、而在骨架上采用金属溅射薄膜作为电极层的结构，具有膜层结合牢固、高温焊接性能优良、用料省、性能稳定、生产成本低、无污染等优点，它是目前一种较为理想的带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法。
图1为本发明的结构示意2为本发明的局部结构示意3为本发明制作的溅射膜电极贴片电感示意4为实施本发明骨架与金属电极层贴合的真空镀膜设备示意5为真空镀膜设备的基片架示意6为真空镀膜设备的掩膜板示意图附图标号说明1-电感骨架、2-电极层、3-分隔槽、4-表面溅射薄膜、5-过渡层溅射薄膜、51-镍膜阻挡层、52-导电层、6-底层溅射薄膜、7-机体、8-预抽室、9-掩膜板、10-阀门、11-等离子清洗装置、12-清洗室、13-金属溅射靶、14-溅射腔室、15-金属溅射靶、16-溅射腔室、17-金属溅射靶、18-溅射腔室、19-阀门、20-出片室、21-阀门、22-基片输送装置、23、24、25、26、27、29-真空抽气装置、28-惰性气体充气机构、30-T件架、31-基片架、32-骨架槽孔、33-定位销孔、34-图形孔、35-分隔条、36-定位孔。
具体实施例方式
参照图1、图2本发明所述带有溅射膜电极的电感骨架，它包括骨架1和金属电极层2，所述骨架1采用塑料或环氧树脂板等高分子聚合物材料制成，在骨架1端面上贴合有金属电极层2，该电极层2至少由一层溅射薄膜构成，所述溅射薄膜为层状导电体；所述电极层2可以由底层溅射薄膜6、过渡层溅射薄膜5和表面溅射薄膜4贴合而成；所述电极层2至少由两个相邻设置、相互绝缘的层状溅射薄膜电极块构成。本发明所述的电极层2可采用溅射技术与掩膜，在真空镀膜机的同一真空周期内将电极层2镀在骨架1的端面上，所述电极层2可以是单层溅射薄膜，也可以是多层溅射膜复合而成的金属膜系，膜层的结构与层数可根据使用要求确定；对于单层溅射膜构成的电极层2，该电极层2的焊接温度在250℃以下；对于由多层溅射膜构成电极层2，该电极层2的焊接温度可在250℃-425℃，这种电极层2通常为多层膜系。所述底层溅射薄膜6是由钛、铬、铝、铜、镍等中的任一种活性较强的金属材料制成，其厚度在50-300nm范围；上述活性金属材料既能与高分子聚合物材料制成的骨架1有较强的结合力，又能与底层溅射薄膜6上面的过渡层溅射薄膜5互熔，同时又能有效阻挡高温焊锡的熔蚀；所述表面溅射薄膜4由金、银、铜、锡等其中一种金属材料制成，它具有导电性好、能与焊锡浸润、不易氧化的特点，由于这些金属材料较贵，所以表面溅射薄膜4的厚度仅为50-500nm，以节省成本；在所述的表面溅射薄膜4与底层溅射薄膜6之间设有过渡层溅射薄膜5，过渡层溅射薄膜5的总厚度为200-5000nm；所述过渡层溅射薄膜5采用铜、镍、镍铜合金、镍铬合金中任一种材料制成，所述过渡层溅射薄膜5也可以是双层膜系结构，其一层为镍膜阻挡层51，阻挡层51的厚度为50-100nm，另一层为铜或铜合金膜导电层52，该导电层52的厚度为150-4900nm；由于表面溅射薄膜4在大于250℃的高温焊锡下会被焊锡熔蚀，而产生“露底”，在表面溅射薄膜4与底层溅射薄膜6之间设置了过渡层溅射薄膜5后既能抗高温焊锡熔蚀，同时又能使三者有良好互熔性。在低温焊的条件下，锡对其它金属的熔蚀率一般都较小，所以，对于采用低温焊接的贴片电感，其骨架1上的电极层2可以是铜、镍铜合金、银中任一种金属材料制成的单层溅射薄膜，也可以是底层溅射薄膜6与表面溅射薄膜4的双层膜结构，这种双层结构膜系的底层溅射薄膜6由铬、钛、铝、钼、镍及其合金中任一种材料制成成，其表面溅射薄膜4则是由金、银、锡、铜的任一种材料制成。本发明所述的溅射膜电极贴片电感也可采用软磁铁氧体或陶瓷材料制成的骨架2，并在其表面贴合电极层2。
本发明所述的带有溅射膜电极的电感骨架是采用以下工艺步骤实现的真空环境准备、骨架端面清洗和溅射贴膜；具体工序如下真空环境准备将骨架端面向上放置在真空镀膜设备的真空腔内，将真空腔抽到高真空状态后，再向真空腔内动态地输入Ar等惰性气体，维持真空腔内压力在10-1Pa范围内；骨架端面清洗用真空镀膜设备内的等离子清洗装置所产生的射频等离子轰击骨架端面，时间1-3分钟，使骨架端面达到洁净要求；溅射镀膜用真空镀膜设备内的金属溅射靶向骨架洁净端面溅射，使骨架端面溅射沉积底层金属溅射薄膜，该金属溅射薄膜能够与洁净的骨架端面贴合在一起，底层金属溅射薄膜溅射贴合完成后，可将其依次移至过渡层、面层金属溅射靶处，在骨架端面上分别溅射贴合第过渡层、面层金属溅射膜，金属溅射膜层的数量可根据产品要求设置，溅射贴膜结束后，关闭抽真空设备，当真空内腔与外界大气压力一致时取出溅射贴膜后的骨架即可。
参照图4本发明所述的真空镀膜设备，包括机体7、真空抽气装置23-27、29和惰性气体充气机构28，所述真空抽气装置23-27、29分别与机体7相连通，所述机体7由依次相通的预抽室8、清洗室12、溅射腔室14、16、18和出片室20构成，机体7内设有基片输送装置22，所述基片输送装置22上设有工件架30，该工件架30上安装有基片架31，基片架31上设有掩膜板9，在溅射腔室14、16、18内设有金属溅射靶13、9、11，在清洗室内6设有等离子清洗装置11，所述基片输送装置22能够将安装有基片架30的工件架31依次输送到预抽室8、清洗室12、溅射腔室14、16、18和出片室20中；在机体7的两端设有阀门21，在所述预抽室8与清洗室12之间设有阀门10，在所述溅射腔室18与出片室20之间设有阀门19；所述惰性气体充气机构28设置在清洗室12，其充气管道与溅射腔室14、16、18相通，所述清洗室12和出片室20以及溅射腔室14、16、18连接有真空抽气装置23-27、29；所述基片输送装置22是采用公知技术方案实现的，在此不作赘述；所述金属溅射靶13、15、17采用旋转柱型磁控溅射靶，也可用平面磁控溅射靶；磁控溅射是一种高速率、低温升、环保的成膜技术，溅射膜层与基片结合牢固、膜层致密；合理选择材料与膜层配置能获得结合力强、高温焊接性好、成本低廉的电极膜；所述真空抽气装置23-26、29和惰性气体充气机构28由市场直接购得，其结构不作赘述。
在图5、图6中本发明所述的真空镀膜设备的基片架31由金属材料或耐温有机材料或陶瓷材料制成，在基片架31上设有骨架槽孔32和定位销孔33，所述骨架槽孔32均匀分布在基片架31中，使用时它能够与电感骨架1相配合，并能使电感骨架1整齐排列；所述定位销孔33中插入销钉就可将基片架31安装在工件架30上；本发明所述的掩膜板9由金属薄板或耐温有机材料薄片制成，掩膜板9上设有与骨架槽孔32相对应的图形孔34，每个图形孔中设有分隔条35，该分隔条35能将骨架1上金属膜层分隔开，且相互绝缘，在掩膜板9上设有与定位销孔33相对应的定位孔36，通过销钉能够将掩膜板9、基片架31和工件架30联接在一起。
本发明所述的真空镀膜设备使用时，先将电感骨架1采用超声振动方式按一定方向、整齐划一地排布在基片架2的骨架槽孔32中，然后将掩膜板9覆盖在基片31上，并用销钉将二者一起联接在工件架30上，关闭两端的阀门21和阀门19，启动真空抽气装置23-27、29，将机体7内腔预抽室8、清洗室12和溅射室14、16、18以及出片室20抽到高真空状态后，再由惰性气体充气机构28向机体内动态地输入Ar等惰性气体，将机体内压力动态维持在10-1Pa范围内，由基片输送装置22将工件架30输送到清洗室12中，启动等离子清洗装置11，其产生的等离子体能够轰击基片架31上电感骨架1的端面，从而实现等离子在线清洗骨架端面的作用；然后可将清洗后的贴片电感骨架依次输送移至溅射腔室14、16、18，由金属溅射靶13、15、17分别向基片架31上的贴片电感骨架溅射，达到向贴片电感骨架表面溅射沉积底金属层、过渡金属层与面电极层作用，所述底金属层、过渡金属层与面电极层的厚度分别为50-300nm、200-5000nm和50-500nm，完成向贴片电感骨架表面溅射各层金属层后，将工件架30输送至出片室20，关闭阀门19，待出片室放入大气后取出即可；后续工件架30上贴片电感骨架的镀膜工作过程相同，在此不作详述。
权利要求
1.带有溅射膜电极的电感骨架，包括骨架和金属电极层，其特征在于所述骨架采用高分子聚合物材料制成，在骨架端面上贴合有金属电极层，该电极层至少由一层溅射薄膜构成，所述溅射薄膜为层状导电体。
2.带有溅射膜电极的电感骨架的生产方法，其工艺步骤是真空环境准备、骨架端面清洗和溅射贴膜；具体工序如下真空环境准备将骨架端面向上放置在真空贴膜设备的真空腔内，将真空腔抽到高真空状态后，再向真空腔内动态地输入Ar等惰性气体，维持真空腔内压力在10-1Pa范围内；骨架端面清洗用真空贴膜设备内的等离子清洗装置所产生的射频等离子轰击骨架端面，时间1-3分钟，使骨架端面达到贴膜的洁净要求；溅射贴膜用真空镀膜设备内的金属溅射靶向骨架洁净端面溅射，使骨架端面溅射沉积底层金属溅射薄膜，该金属溅射薄膜能够与洁净的骨架端面贴合在一起，底层金属溅射薄膜溅射贴合完成后，可将其依次移过渡层、面层金属溅射靶处，在骨架端面上分别溅射贴合过渡层、面层金属溅射膜，金属溅射膜层的数量可根据产品要求设置，溅射贴膜结束后，关闭抽真空设备，当真空内腔与外界大气压力一致时取出溅射贴膜后的骨架即可。
3.根据权利要求1所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述电极层可由底层溅射薄膜、过渡层溅射薄膜和表面溅射薄膜贴合而成；所述电极层至少由两个相邻设置、相互绝缘的层状溅射薄膜电极块构成。
4.根据权利要求3所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述底金属层、过渡金属层与面电极层的厚度分别为50-300nm、200-5000nm和50-500nm。
5.根据权利要求1所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述骨架上的电极层可以是铜、镍铜合金、银中任一种金属材料制成的单层溅射薄膜。
6.根据权利要求1所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述骨架上的电极层可以是底层溅射薄膜与表面溅射薄膜的双层膜结构，这种双层结构膜系的底层溅射薄膜由铬、钛、铝、钼、镍及其合金中任一种材料制成，其表面溅射薄膜则是由金、银、锡、铜的任一种材料制成。
7.根据权利要求1所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述骨架上的电极层为多层膜系，其底层溅射薄膜是由钛、铬、铝、铜、镍等中的任一种活性较强的金属材料制成，厚度在50-300nm范围；表面溅射薄膜由金、银、铜、锡等其中一种金属材料制成，厚度为50-500nm；在所述的表面溅射薄膜与底层溅射薄膜之间设有过渡层溅射薄膜，过渡层溅射薄膜的总厚度为200-5000nm，所述过渡层溅射薄膜采用铜、镍、镍铜合金、镍铬合金中任一种材料制成。
8.根据权利要求1所述的带有溅射膜电极的电感骨架，其特征在于所述过渡层溅射薄膜可以是双层膜系结构，其一层为镍膜阻挡层，厚度为50-100nm；另一层为铜或铜合金膜导电层，该导电层52的厚度为150-4900nm。
9.根据权利要求2所述的带有溅射膜电极的电感骨架的生产方法，其特征在于所述真空镀膜设备包括机体、真空抽气装置和惰性气体充气机构，所述真空抽气装置与机体相连通，所述机体由依次相通的预抽室、清洗室、溅射腔室和出片室构成，机体内设有基片输送装置，所述基片输送装置上设有工件架，该工件架上安装有基片架，基片架上设有掩膜板，在溅射腔室内设有金属溅射靶，在清洗室内设有等离子清洗装置，所述基片输送装置能够将安装有基片架的工件架依次输送到预抽室、清洗室、溅射腔室和出片室中。
全文摘要
本发明属于基本电器元件技术领域，特别是涉及一种带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法，它包括骨架和金属电极层，其特征在于所述骨架采用高分子聚合物材料制成，在骨架端面上贴合有金属电极层，该电极层至少由一层溅射薄膜构成，所述溅射薄膜为层状导电体；本发明是采用真空环境准备、骨架端面清洗和溅射贴膜的工艺方法制造的，与背景技术相比，本发明具有工艺设计合理、全制程无污染、金属电极层与骨架结合牢固、高温焊接性能优良、用料省、耗电低、制造成本低廉、产品结构简单、抗熔蚀、抗拉性强、无污染、符合国际市场的指标要求，它是目前一种较为理想的溅射膜电极贴片电感骨架及其生产方法。
文档编号H01F41/00GK1794376SQ20061004894
公开日2006年6月28日 申请日期2006年1月6日 优先权日2006年1月6日
发明者王德苗, 任高潮, 董树荣, 金浩, 顾为民, 邵净羽 申请人:浙江大学