基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜及其制备方法，所述薄膜包括铁硅铝软磁粉末颗粒、水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构以及锰锌铁氧体软磁粉末颗粒，其中铁硅铝软磁粉末颗粒被锰锌铁氧体软磁粉末颗粒绝缘包覆，颗粒之间通过所述水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构粘结，形成机械强度。该薄膜制备包括对薄膜基材铁硅铝软磁粉末的预处理、对薄膜基材用锰锌铁氧体软磁粉末的绝缘包覆、用粘结剂水玻璃的低温固化成型。本发明专利技术用锰锌铁氧体作为绝缘剂，能够调节复合软磁材料薄膜的高频磁性能，提高工作频率上限；具有良好的粘结力。本发明专利技术节能化、绿色化，工艺兼容性好，可获得综合磁性能优良的复合软磁材料薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，所述薄膜包括铁硅铝软磁粉末颗粒、水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构以及锰锌铁氧体软磁粉末颗粒，其中铁硅铝软磁粉末颗粒被锰锌铁氧体软磁粉末颗粒绝缘包覆，颗粒之间通过所述水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构粘结，形成机械强度。该薄膜制备包括对薄膜基材铁硅铝软磁粉末的预处理、对薄膜基材用锰锌铁氧体软磁粉末的绝缘包覆、用粘结剂水玻璃的低温固化成型。本专利技术用锰锌铁氧体作为绝缘剂，能够调节复合软磁材料薄膜的高频磁性能，提高工作频率上限；具有良好的粘结力。本专利技术节能化、绿色化，工艺兼容性好，可获得综合磁性能优良的复合软磁材料薄膜。【专利说明】
本专利技术涉及一种复合软磁材料薄膜，具体的说，涉及的是一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜及其低温成型的制备方法。
技术介绍
在微机电系统器件的集成中，需要使用磁性材料及薄膜来实现能量和信号的转换、传递与存储。电子元件的小型化、高频化，对磁性材料和薄膜提出了更高的标准和要求。这也意味着磁性材料及薄膜必须具有低损耗和良好的频率稳定性，才能适应高频条件下的应用。特别是在高频微型电感器制造方面，为了得到足够的电感量，微型电感器采用磁性薄膜。磁性薄膜传统加工工艺有筛网印刷、溅射等。筛网印刷成膜工艺要在1000摄氏度下烧结，这与标准集成电路制造工艺和微细加工工艺不兼容。溅射成型工艺耗时长，加工成本高。大量的研究工作集中在开发制作集成度高、磁电性能优良、功率容量大、与标准集成电路制造工艺、微细加工工艺兼容的磁电器件上。软磁材料在电力电子中的应用和发展始于十九世纪末工业的大发展时代。在电机和变压器的制造中，磁芯中就使用了大量的软磁磁粉。通信技术的发展，在弱电器件方面，需要使用高磁导率的材料。电子计算机等技术迅猛崛起和发展后，一些具有更高性能的软磁材料也异军突起。
技术实现思路
为了降低加工成本，增强工艺兼容性和提高磁性薄膜性能，本专利技术提出了 一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜及其低温成型制备方法。本专利技术制备方法与微细加工工艺兼容，制备的成本低，制备的复合软磁材料薄膜磁性能优良，具备批量化生产和工业化应用的潜力。为实现上述的目的，本专利技术采用的技术方案:根据本专利技术的一方面，提供一种基于铁娃招软磁材料的复合软磁材料薄膜，所述薄膜包括铁硅铝软磁粉末颗粒、水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构以及锰锌铁氧体软磁粉末颗粒，其中铁娃招软磁粉末颗粒被猛锌铁氧体软磁粉末颗粒绝缘包覆，颗粒之间通过所述水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构粘结，形成机械强度。优选地，所述铁硅铝软磁粉末颗粒有两种粒度，其中粒度大的铁硅铝软磁粉末颗粒间的空隙主要被粒度小的铁硅铝软磁粉末颗粒和锰锌铁氧体软磁粉末颗粒填充。优选地，所述锰锌铁氧体软磁粉末颗粒粒度为I?5微米。根据本专利技术的另一方面，提供一种基于铁娃招软磁材料的复合软磁材料薄膜的制备方法，该方法选用高磁导率的铁硅铝软磁粉末作为复合软磁材料薄膜的基材，用高电阻率的锰锌铁氧体软磁粉末作为包覆铁硅铝颗粒的绝缘剂，添加水玻璃作为粘结剂，按照所需薄膜的磁性能要求，将三者按照质量进行配比，通过球磨充分混料，在干净的玻璃基底上制作薄膜涂层，后于烘箱中低温烘干以固化成型，从而制备了一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜。所述制备方法，包括以下步骤:第一步:对铁硅铝软磁粉末进行球磨细化的预处理，充分球磨，过筛得到两种或两种以上不同粒度规格的铁硅铝软磁粉末。第二步:对锰锌铁氧体软磁粉末进行球磨细化的预处理，充分球磨，得到粒度为I?5微米的锰锌铁氧体软磁粉末。第三步:按照所需的复合软磁材料薄膜的磁性能要求，将粒度不同的铁硅铝软磁粉末和锰锌铁氧体软磁粉末及工业用水玻璃按照设定的质量进行配比，将混合物充分混料；根据球磨频率，一般将混料时间控制在15分钟以上，优选15?35分钟。第四步:在干净的玻璃基底上，将第三步得到的混料均匀涂覆，完成涂覆后放置于烘箱中，升温速度为5?10°C /分钟，并在200?240摄氏度下保温2小时以上进行充分固化，后随炉冷却至室温，从而得到基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜。本专利技术上述方法中，对铁硅铝软磁粉末进行球磨细化预处理，铁硅铝颗粒具有两种或两种以上不同的颗粒度；作为绝缘剂的锰锌软磁铁氧体粉末进行球磨细化预处理，颗粒度为I?5微米。本专利技术先通过对铁硅铝软磁粉末和铁氧体软磁粉末进行球磨细化的预处理，得到特定的不同粒度的软磁粉末。用高磁导率的铁硅铝软磁粉末作为复合软磁材料薄膜的基材，用高电阻率的锰锌铁氧体软磁粉末绝缘包覆铁硅铝粉末颗粒。在复合软磁材料薄膜的制备中，不选择单一粒度的磁粉，选择具有不同粒度的磁粉配比。按照所需复合软磁材料薄膜的磁性能要求，添加水玻璃作为粘结剂，按照特定质量进行配比，通过球磨机充分混料，在干净的玻璃基底上制作薄膜涂层，后于烘箱中低温烘干以固化成型，从而制备了一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜。该制备方法的工艺流程简单，成本较低，有望用于批量化和工业化生产。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:使用高电阻率的锰锌铁氧体软磁粉末作为绝缘剂，能够调节复合软磁材料薄膜的高频磁性能，提高工作频率上限，扩大使用范围；用水玻璃做粘结剂，可以低温固化成型。本专利技术的制备方法节能化、绿色化，工艺兼容性好，与微细加工工艺和集成电路制造工艺兼容。【专利附图】【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术一实施例制备的复合软磁材料薄膜剖面结构图。图中:铁硅铝软磁粉末小颗粒1、铁硅铝软磁粉末大颗粒2、锰锌铁氧体软磁粉末颗粒3、二氧化硅硬化网络结构4。【具体实施方式】下面对本专利技术的实施例做详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示,本实施例包括:铁娃招软磁粉末小颗粒1、铁娃招软磁粉末大颗粒2、锰锌铁氧体软磁粉末颗粒3、二氧化硅硬化网络结构4。用锰锌铁氧体软磁粉末颗粒3作为绝缘剂包覆在铁硅铝软磁粉末颗粒1、2表面，颗粒之间通过二氧化硅硬化网络结构4粘结。铁硅铝软磁粉末大颗粒2之间的空隙主要被铁硅铝软磁粉末小颗粒I和锰锌铁氧体软磁粉末颗粒3填充。本实施例中，所述铁硅铝软磁粉末小颗粒I的目数为600?800目，铁硅铝软磁粉末大颗粒2的目数为300?400目，锰锌铁氧体软磁粉末颗粒3的粒度为I?5微米。上述的铁娃招软磁粉末颗粒被猛锌铁氧体软磁粉末颗粒有效包覆,磁粉颗粒分布于二氧化硅硬化网络结构中，得到了基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜。具体可以通过以下制备方法得到:1、选用15g铁硅铝软磁粉末，放入球磨罐，并放入8个大钢球，6个小钢球，使用全方位行星式球磨机球磨，频率设置为40Hz,球磨时间4h?5h,过筛得到400目的铁娃招软磁粉末。2、选用IOg铁硅铝软磁粉末，放入球磨罐，并放入15个大钢球，8个小钢球，使用全方位行星式球磨机球磨，频率设置为50Hz,球磨时间8h?9h,过筛得到800目的铁娃招软磁粉末。3、选用5g锰锌铁氧体软磁粉末，放入球磨罐，并放入15个大钢球，8个小钢球，使用全方位行星式球磨机球磨，频率设置为50Hz,球磨时间2h?本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铁硅铝软磁材料的复合软磁材料薄膜，其特征在于包括铁硅铝软磁粉末颗粒、水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构以及锰锌铁氧体软磁粉末颗粒，其中铁硅铝软磁粉末颗粒被锰锌铁氧体软磁粉末颗粒绝缘包覆，颗粒之间通过所述水玻璃脱水形成的二氧化硅硬化网络结构粘结，形成机械强度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁桂甫，谢辅强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：