多層電子元件及其制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】多層電子元件及其制造方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求申請(qǐng)?zhí)枮?0-2013-0150823，于2013年12月5日提交于韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在此其全部?jī)?nèi)容作為參考引用入到本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種多層電子元件及其制造方法，更具體地，涉及一種具有優(yōu)異的磁性能和改進(jìn)的強(qiáng)度的多層電子元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在電子元件中，電感器、用于配置電子電路的重要無(wú)源器件與電阻器和電容器一起被用來(lái)降噪或者作為元件構(gòu)成LC諧振電路等。
[0004]用于智能手機(jī)、移動(dòng)信息技術(shù)(IT)設(shè)備等中的功率電感器等無(wú)源器件，在IMHz或以上的相對(duì)較高的頻段運(yùn)行。因此，通過(guò)混合、煅燒和研磨多種被稱(chēng)為軟磁鐵氧體的金屬氧化物(例如Fe2O3, N1, CuO, ZnO等)而制得的軟磁材料被廣泛采用。
[0005]然而，最近，隨著智能手機(jī)、移動(dòng)IT設(shè)備等使用的增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸量顯著增加，中央處理單元(CPU)的開(kāi)關(guān)頻率需要增加以允許高速的數(shù)據(jù)處理，且由于智能手機(jī)屏幕具有相對(duì)較大的尺寸和高分辨率等特點(diǎn)，移動(dòng)設(shè)備的電力使用量等也大量增加。由于移動(dòng)設(shè)備電力使用的增加，如功率電感器等無(wú)源器件的投入成倍增加，在如CPU、顯示單元和電源管理模塊等的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，其應(yīng)具有高功耗效率。
[0006]根據(jù)提高功率電感器效率等的要求，如上所述，通過(guò)用細(xì)金屬粉末代替軟磁鐵氧體材料而能在IMHz或以上的較高的頻段運(yùn)行，且具有通過(guò)顯著減小渦流損耗以獲得改進(jìn)的能量消耗效率和直流偏壓特性等的功率電感器已經(jīng)作為產(chǎn)品問(wèn)世。
[0007]根據(jù)相關(guān)的技術(shù)，作為使用金屬粉末的電感器存在薄膜電感器和繞線電感器兩種。
[0008]通過(guò)將銅線經(jīng)電鍍的方法纏繞在印刷電路板(PCB)等的板上，將金屬-環(huán)氧樹(shù)脂混合料沖壓成型，其中，金屬粉末和環(huán)氧樹(shù)脂彼此混合，以便包圍銅線，并通過(guò)熱處理對(duì)所述環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行固化處理的方法來(lái)制造所述的薄膜電感器。
[0009]通過(guò)纏繞銅線，使用金屬和環(huán)氧樹(shù)脂彼此混合的復(fù)合材料封閉纏繞的銅線，在模具中使用高壓將封閉纏繞的銅線沖壓成型以獲得芯片，然后通過(guò)熱處理對(duì)所述環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行固化處理來(lái)制造所述的繞線電感器。
[0010]與鐵氧體多層電感器相比，使用上述的兩種方法制造的電感器具有明顯優(yōu)異的直流偏壓特性；且通過(guò)對(duì)電源管理集成電路(PMic)模塊設(shè)置等特性評(píng)估的結(jié)果，效率提高了幾個(gè)或更多的百分點(diǎn)。
[0011]如上所述，為了同時(shí)確保除了傳感器由于采用了金屬粉末而得到的直流偏壓特性和電感器的效率等優(yōu)點(diǎn)之外的大批量生產(chǎn)的可能性，對(duì)金屬磁性片多層電感器進(jìn)行了研究?？梢酝ㄟ^(guò)形成金屬粉末和聚合物的均勻混合物作為片代替氧化物鐵素體片，并在金屬磁性片上經(jīng)過(guò)通孔沖孔過(guò)程、內(nèi)部導(dǎo)體印刷過(guò)程、堆疊過(guò)程、燒結(jié)過(guò)程等一系列的過(guò)程制造金屬磁性片多層電感器。
[0012]在金屬磁性片多層電感器中，直流偏壓特性可能與薄膜電感器或繞線電感器的相同；然而，由于使用的金屬材料在熱處理時(shí)具有被氧化的物理特性，因此在芯片的燒結(jié)溫度條件上存在限制。例如，在金屬片多層體的燒結(jié)過(guò)程中，氧化層可能在金屬粉末的表面形成，這種金屬粒子表面的氧化層的產(chǎn)量可能通過(guò)控制燒結(jié)溫度調(diào)整。氧化層用來(lái)抑制由于金屬顆粒之間或金屬顆粒與內(nèi)部電極之間的電連接產(chǎn)生的絕緣擊穿，以及用于通過(guò)在金屬顆粒氧化層之間產(chǎn)生結(jié)合而增強(qiáng)芯片的強(qiáng)度。
[0013]然而，由于金屬顆粒氧化層之間的結(jié)合力相對(duì)較弱且金屬顆粒填充率不足，因此難以確保充分的芯片強(qiáng)度，因此，在安裝時(shí)可能產(chǎn)生芯片擊穿等問(wèn)題。
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了通過(guò)堆疊和燒結(jié)由含有金屬磁性體、玻璃組分糊漿形成的磁性層和導(dǎo)電圖案來(lái)制造多層電子元件。
[0015]然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)的多層電子元件中，玻璃組分可能在熱處理過(guò)程中部分集中，同時(shí)，在熱處理前的壓縮處理期間的填充金屬磁性材料方面，玻璃組分的加入可能是有問(wèn)題的。這種在金屬磁性材料填充時(shí)的缺點(diǎn)可能導(dǎo)致滲透性等的降低以及在作為電感裝置時(shí)展現(xiàn)電感特性的限制。
相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特許公開(kāi)號(hào)2007-027354。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的一方面提供了一種多層電子元件及其制造方法，所述多層電子元件由于優(yōu)異的磁特性能夠在高頻下保持高電感，并具有優(yōu)異的直流偏置特性和改進(jìn)的強(qiáng)度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一方面，多層電子元件可以包括:其中堆疊有多個(gè)金屬磁性層的金屬磁性體；和形成于所述金屬磁性體內(nèi)部的內(nèi)部導(dǎo)電圖案部分，其中，所述金屬磁性體包括形成于其最外部分的玻璃吸收部分。
[0018]所述玻璃吸收部分可以形成于金屬磁性體內(nèi)部的上覆蓋層、下覆蓋層和邊緣部分。
[0019]從所述金屬磁性體表面起的形成于金屬磁性體表面的每個(gè)上覆蓋層和下覆蓋層的玻璃吸收部分的厚度可以為每個(gè)上覆蓋層和下覆蓋層厚度的30-80%。
[0020]從所述金屬磁性體表面起的形成于金屬磁性體表面的邊緣部分的玻璃吸收部分的厚度可以為邊緣部分厚度的30-80%。
[0021 ] 所述玻璃吸收部分可以含有由選自由Si02、B203、V205、CaO、Al2O3、T12、ZrO2、K2O和Li2O組成的組中的至少一種形成的玻璃。
[0022]在所述玻璃吸收部分含有的玻璃的總組成中，選自由S12、B2O3和V2O5組成的組中的至少一種的含量可以為60摩爾％以上。
[0023]所述玻璃吸收部分的金屬填充率可以為70體積％以上。
[0024]所述金屬磁性體可以含有由合金形成的金屬磁性顆粒，所述合金含有選自由Fe、S1、Cr、Al和Ni組成的組中的至少一種。
[0025]所述多層電子元件可以進(jìn)一步包括金屬磁性體表面上的玻璃絕緣層。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，多層電子元件可以包括:其中堆疊有多個(gè)金屬磁性層的金屬磁性體；和形成于所述金屬磁性體內(nèi)部的內(nèi)部導(dǎo)電圖案部分，其中，所述金屬磁性體的最外部分可以由含有玻璃的致密層填充，且與所述金屬磁性體的中央部分相比，所述致密層的金屬填充率增加了 10體積％以上。
[0027]從所述金屬磁性體表面起的形成于金屬磁性體最外部分的致密層的厚度可以為每個(gè)上覆蓋層和下覆蓋層厚度的30-80%。
[0028]從所述金屬磁性體表面起的形成于金屬磁性體最外部分的致密層的厚度可以為邊緣部分厚度的30-80%。
[0029]所述致密層的金屬填充率可以為70體積％以上。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造多層電子元件的方法，所述方法可以包括:制備多個(gè)金屬磁性片；在所述金屬磁性片上形成導(dǎo)電圖案；堆疊并燒結(jié)上面形成有所述導(dǎo)電圖案的金屬磁性片，以形成金屬磁性體；用玻璃溶液涂覆所述金屬磁性體的表面；和熱處理涂覆玻璃的金屬磁性體，以在所述金屬磁性體內(nèi)部的最外部分形成玻璃吸收部分。
[0031]所述玻璃溶液可以含有5-20重量％的玻璃。
[0032]所述涂覆玻璃的金屬磁性體可以含有1.0-4.0重量％的玻璃。
[0033]將所述涂覆玻璃的金屬磁性體可以在600-750°C下進(jìn)行熱處理。
[0034]所述玻璃吸收部分的形成使得從所述金屬磁性體表面起的玻璃吸收部分的厚度為每個(gè)上覆蓋層和下覆蓋層以及邊緣部分厚度的30-80%。
【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明的上述和其他方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)與附圖結(jié)合的以下【具體實(shí)施方式】得到更清楚的解釋?zhuān)渲校?br> 圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的多層電子元件的立體圖；
圖2為圖1沿線條1-1’的橫斷面視圖；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的多層電子元件的橫斷面視圖；
圖4為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的多層電子元件的橫斷面視圖；
圖5為使用掃描電子顯微鏡(SEM)通過(guò)觀察圖2中A部分和B部分的精細(xì)結(jié)構(gòu)獲得的照片；和圖6為流程圖，顯示了制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的多層電子元件的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0037]然而，本發(fā)明可以用許多不同方式例示，且不應(yīng)解釋為被限制于本發(fā)明所述的【具體實(shí)施方式】。另外，這些實(shí)施方式的提供使得本發(fā)明是徹底和完整的，并且能充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0038]在圖中，元件的形狀和尺寸可以被放大以清楚，且相同的參考數(shù)字將被貫穿使用以指定相同或類(lèi)似的元件。
[0039]為了清楚地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，定義了六面體的方向。附圖中顯示的L、W和T分別指長(zhǎng)度方向、寬度方向和厚度方向。本發(fā)明中，所述厚度方向可以和磁性層堆疊的方向相同。
多層電子元件
[0040]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的多層電子元件。本發(fā)明中，多層電感器將通過(guò)舉例的方式進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。
[0041]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)