本发明专利技术公开了一种磁性复合材料、制备方法及其在PCB埋嵌电感中作为磁芯的应用，属于印制电路制造领域。本发明专利技术中的磁性复合材料包括质量分数为5％～90％铁氧体和质量分数为10％～95％聚苯醚树脂；该磁性复合材料的制备先将铁氧体进行表面改性处理，然后与聚苯醚树脂溶液混合，经过加热挥发溶剂得到浆状磁性复合材料，将浆状磁性复合材料通过印刷填塞法制备磁芯或者将浆状磁性复合材料固化后通过加压填塞法制备磁芯，从而实现磁性复合材料作为磁芯应用在PCB埋嵌电感技术中。本发明专利技术能够克服传统磁芯材料与印制电路基板材料热膨胀系数不一致所导致的感值不稳定以及可靠性降低的问题；制作方式简单，在节能及制作效率方面具有优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于印制电路制造领域，特别涉及一种磁性复合材料、制备方法及其在PCB埋嵌电感中作为磁芯的应用。
技术介绍
随着无线通信、汽车电子和其它消费类电子产品在多功能、小型化、便携式、高速度、低功耗和高可靠性要求的发展，集成电路正逐步将芯片、微传感器、微执行器及各类无源元件如电阻、电容、电感、滤波器、耦合器等集成到一个封装体内，称为系统级封装技术。在电子产品中，电感是高频、微波频段信号传输及处理的重要部件之一。传统的电感器件一般分为负载点模块与隔离模块两种，这两种模块共同特点是磁芯暴露在外面，占据了大量的模块面积。针对这个问题，电子开发商都试图缩小电感器件的体积以实现模块小型化，但效果不佳。由于电感器件的缩小有局限性，且大部分电感器件都需要手工贴装，极大地影响了封装效率。为了寻求良好的解决方案，部分研究机构提出将电感的磁芯分布埋嵌印制电路板的内部，同时设计金属孔、布线环绕磁芯形成内埋的电感器件，这样电感器件可以完全不占用表面空间，缩小整个模块的体积，同时也解决了手工贴装电感的繁琐，大幅提升了封装效率。因此，印制电路板埋嵌电感技术逐渐成为当下的研究热点。印制电路电感的埋嵌制作通常是将高磁导率的磁芯材料绕制在线圈中。对于磁芯的绕制方式，最常使用的是在多边形或环形电感器的上层和/或下层，或在螺旋绕制线圈中心埋嵌磁芯的结构。目前，印制电路板埋嵌磁芯电感主要有两种方式：其一是在电感线圈中心埋嵌磁芯材料形成印制电路板埋嵌磁芯电感。《埋电感电路板的加工方法》、《具有埋入电感器件的PCB板的制作方法》和《埋电感式印制电路板的制作方法以及该方法制得的电路板》，申请号分别为CN201010042819.6、CN201210408784.2与CN201310216850.0的中国专利技术专利均采用预先在印制板子板开槽或通孔，将磁芯放置于槽或通孔后压合的方式制作埋嵌磁芯电感；陈健等在文献《一种在组装过程中的电感磁芯埋入PCB技术》中通过将电感的磁芯部分埋入印制电路板的内部，导电的绕线更改为镀厚铜的过孔来实现，以通孔与磁芯相结合的方式形成埋嵌磁芯电感；中国技术专利《一种小型内嵌铁氧体磁芯的NFC天线》申请号为CN201320168284.6中通过将铁氧体磁芯插入金属线圈内，制作近距离无线通讯技术(Near Field Communication，NFC)天线；此类方法使用无机磁性材料制作磁芯埋嵌于印制电路板中，而印制电路采用有机树脂作为基板材料，两者热膨胀系数存在较大差异，使用过程中易出现感值不稳定以及可靠性问题。其二是在电感线圈的上或下平面制作一层磁芯材料。此方式中用于制造磁芯的磁性材料根据制作工艺不同可以分为磁性金属或其合金材料(如Ni、Co及其合金材料)和磁性复合材料(无机有机复合材料)。对于磁性金属或其合金材料，申请号为CN02811673.9的中国专利技术专利《印刷电路板中形成磁性层的改进方法》中采用在铜箔上成形薄镍层，然后使镍层接触基材压合到基材上，除掉铜箔在基材上留下镍层，采用光机械成象和腐蚀技术直接在镍层上镀NiFe和成形NiFe图案，从而形成集成电感器芯，该法工艺复杂，蚀刻铜箔易导致制造成本的提高；申请号为CN201510375350.0的中国专利技术专利《一种印制电路板埋嵌磁芯电感的制备方法》中通过在导电线圈上直接电镀或化学镀一层Ni-P、Co-P、Ni-B、Co-B、Ni-Co-P或Ni-Co-B磁芯材料，得到印制电路板埋嵌磁芯电感，但该方法对感值的提高依然有限。无机有机磁性复合材料通常是使用无机的磁性材料与有机树脂复合制备而成，兼具有机和无机材料的各自优点，同时在力学、光学、热学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能。通过不同无机磁性材料和有机树脂的组合，可以获得高导热(如申请号为CN2014107449878的中国专利技术专利《磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料的制备方法》、申请号为CN2013107292379的中国专利技术专利《高导热磁性复合材料及其制备方法》、申请号为CN2012104042610的中国专利技术专利《一种磁性金属粉/硅橡胶导热复合材料及其制备方法》、申请号为CN2014105908713的中国专利技术专利《一种高导热磁性复合材料》)、耐腐蚀(如申请号为CN2015106553417的中国专利技术专利《一种耐腐蚀磁性复合材料及其制备方法》)、防辐射(如申请号为CN2014104080170的中国专利技术专利《一种柔性软磁铁氧体复合材料》)、用于废水处理(如申请号为CN2012105912279的中国专利技术专利《一种有机磁性复合材料及其制备方法》)等具有不同功能特性的磁性复合材料。但上述磁性复合材料均未涉及印制电路电感制作方面的研究，所采用的有机树脂性能缺陷(如聚酰亚胺吸湿性高、硅橡胶不耐酸碱)不适宜用于印制电路电感材料。对于用于印制电路板电感制作的磁性复合材料，近年来也有很多研究工作。Bang D H等在文献《Ni-Zn ferrite screen printed power inductors for compact DC-DC power converter applications》(《Ni-Zn铁氧体丝网印刷功率电感及其在直流-直流电源转换器中的应用》)及Sugawa Y等在文献《Carbonyl-iron/epoxy composite magnetic core for planar power inductor used in package-level power grid》(《用于封装级电源网格中平面电源电感的羰基铁/环氧树脂复合材料磁芯》)中分别使用Ni-Zn铁氧体与聚酰亚胺、羰基铁与环氧树脂制作磁性复合材料，然后通过丝网印刷在电感线圈上下层覆盖一层磁性复合材料后固化的方法制作埋嵌磁芯电感；上述方法使用的聚酰亚胺树脂吸湿性高、环氧树脂耐老化性及耐湿热性差，且上述方法将磁性材料印刷到电感线圈表面，只能在平面方向增强电感，制作的磁芯电感感值较低且感值误差大。
技术实现思路
针对现有印制电路埋嵌电感技术中所使用的磁性材料存在的问题，本专利技术公开了一种磁性复合材料、制备方法及其在PCB埋嵌电感中作为磁芯的应用，这三个方面的技术方案具体如下文所述：技术方案1：一种磁性复合材料，包括质量分数为5％～90％铁氧体和质量分数为10％～95％聚苯醚树脂，所述铁氧体为钡铁氧体或者锶铁氧体，所述聚苯醚树脂的结构中含有可交联活性基团封端。优选地，所述聚苯醚树脂的数均分子量为1500～6000；优选地，所述可交联活性基团为乙烯基、丙烯基、烯丙基或丙烯酰基。技术方案2：一种磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤A：铁氧体表面改性处理；A1：将铁氧体加入丙酮中制成混合体系；A2：将钛酸酯偶联剂加入丙酮中制成溶液体系；A3：将步骤A1所得的混合体系加入步骤A2所得的溶液体系，于50～80℃温度条件下反应2～5小时，形成固液混合体系；将所述固液混合体系经过过滤处理后干燥，研磨制得表面改性铁氧体；步骤B：制备磁性复合材料；B1：将聚苯醚树脂溶解于有机溶剂中，制得均匀混合体系；B2：将步骤A制得的表面改性铁氧化体分散于所述有机溶剂中，制得均匀混合体系；B3：将步骤B1制得的混合体系加入步骤B2制得的混本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性复合材料，其特征在于，包括质量分数为5％～90％铁氧体和质量分数为10％～95％聚苯醚树脂，所述铁氧体为钡铁氧体或者锶铁氧体。
【技术特征摘要】
1.一种磁性复合材料，其特征在于，包括质量分数为5％～90％铁氧体和质量分数为10％～95％聚苯醚树脂，所述铁氧体为钡铁氧体或者锶铁氧体。2.根据权利要求1所述的磁性复合材料，其特征在于，所述聚苯醚树脂的结构中含有可交联活性基团封端，所述可交联活性基团为乙烯基、丙烯基、烯丙基或丙烯酰基，所述聚苯醚树脂的数均分子量为1500～6000。3.一种磁性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：铁氧体表面改性处理；A1：将铁氧体加入丙酮中制成混合体系；A2：将钛酸酯偶联剂加入丙酮中制成溶液体系；A3：将步骤A1所得的混合体系加入步骤A2所得的溶液体系，于50～80℃温度条件下反应2～5小时，形成固液混合体系；将所述固液混合体系经过过滤处理后干燥，研磨制得表面改性铁氧体；步骤B：制备磁性复合材料；B1：将聚苯醚树脂溶解于有机溶剂中，制得均匀混合体系；B2：将步骤A制得的表面改性铁氧化体分散于所述有机溶剂中，制得均匀混合体系；B3：将步骤B1制得的混合体系加入步骤B2制得的混合体系中混合充分，其中：铁氧体与聚苯醚树脂的质量比为1∶19～9∶1；然后于80℃加热使得其内的有机溶剂挥发，得到浆状磁性复合材料，再置于110～140℃条件下固化1～3小时，最终制得固态磁性复合材料。4.根据权利要求3所述的一种磁性复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤B中有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、丁酮和甲苯的任一种。5.根据权利要求4所述的一种磁性复合材料的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型，其质量占铁氧体质量的百分比为2％～5％。6.根据权利要求3～5任一项所述的一种磁性复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤B1中聚苯醚树脂的结构中含有可交联活性基团封端，所述可交联活性基团为乙烯基、丙烯基、烯丙基或丙烯酰基，所述聚苯醚树脂的数均分子量为1500～6000。7.磁性复合材料在PCB埋嵌电感中作为磁芯的应用，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：铁氧体表面改性处理；A1：将铁氧体加入丙酮中制成混合体系；A2：将钛酸酯偶联剂加入丙酮中制成溶液体系；A3：将步骤A1所得的混合体系加入步骤A2所得的溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员：何雪梅，陈苑明，何为，王守绪，周国云，王翀，张怀武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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