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多層電子組件以及制造該多層電子組件的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410261577.8

申請日:

2014.06.12

公開號:

CN104916392A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01F 17/00申請日:20140612|||公開
IPC分類號: H01F17/00; H01F37/00; H01F27/28; H01F41/04 主分類號: H01F17/00
申請人: 三星電機株式會社
發明人: 千旼徑; 崔裕真; 金明基
地址: 韓國京畿道水原市
優先權: 10-2014-0029181 2014.03.12 KR
專利代理機構: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286 代理人: 韓芳; 王占杰
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410261577.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.12.12|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種多層電子組件以及制造該多層電子組件的方法,所述多層電子組件可以通過應用金屬磁性材料而具有優良的直流(DC)偏壓特性,通過增加內部線圈的剖面面積來實現低的直流電阻Rdc,并且通過獲取高磁導率來提高效率特性,同時降低了金屬磁性材料的芯損耗。

權利要求書

權利要求書
1.  一種多層電子組件,所述多層電子組件包括:
有效部分,包括多個金屬磁性層和多個內部導體層,每個內部導體層包括內部線圈圖案部分和陰性印刷部分;以及
上覆蓋層和下覆蓋層,設置在有效部分的上部和下部上,
其中,上覆蓋層和下覆蓋層包含具有8μm至25μm的粒徑的金屬磁性顆粒,陰性印刷部分包含具有5μm至15μm的粒徑的金屬磁性顆粒,有效部分的金屬磁性層包含具有1μm至10μm的粒徑的金屬磁性顆粒。

2.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,金屬磁性顆粒被形成為在其表面上具有金屬氧化物膜,并且金屬氧化物膜結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜。

3.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,金屬磁性顆粒被形成為彼此分隔開。

4.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,形成在包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜具有200nm至300nm的厚度。

5.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,形成在包含在陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜具有50nm至200nm的厚度。

6.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,金屬磁性顆粒利用包含從由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中選擇的一種或更多種的合金來形成。

7.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分以及有效部分的金屬磁性層包含被形成為在其表面上具有金屬氧化物膜的金屬磁性顆粒,并且金屬磁性顆粒之間的空間填充有聚合物樹脂。

8.  根據權利要求7所述的多層電子組件,其中,聚合物樹脂占上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分以及有效部分的金屬磁性層的剖面面積的10%至30%。

9.  根據權利要求1所述的多層電子組件,其中,內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性層彼此分隔開以形成非接觸部分。

10.  一種多層電子組件,所述多層電子組件包括:
有效部分,包括多個金屬磁性層和多個內部導體層,每個內部導體層包括內部線圈圖案部分和陰性印刷部分;以及
上覆蓋層和下覆蓋層,設置在有效部分的上部和下部上,
其中,上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分以及有效部分的金屬磁性層包含被形成為在其表面上具有金屬氧化物膜的金屬磁性顆粒,
所包含的金屬磁性顆粒的最大粒徑以有效部分的金屬磁性層、陰性印刷部分以及上覆蓋層和下覆蓋層的順序增加。

11.  根據權利要求10所述的多層電子組件,其中,包含在有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的最大粒徑是10μm,包含在陰性印刷部分中的金屬磁性顆粒的最大粒徑是15μm,包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的最大粒徑是25μm。

12.  根據權利要求10所述的多層電子組件,其中,形成在包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜具有200nm至300nm的厚度。

13.  根據權利要求10所述的多層電子組件,其中,形成在包含在陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜具有50nm至200nm的厚度。

14.  根據權利要求10所述的多層電子組件,其中,上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層包含填充金屬磁性顆粒之間的空間的聚合物樹脂。

15.  根據權利要求10所述的多層電子組件,其中,內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性層彼此分隔開以形成非接觸部分。

16.  一種制造多層電子組件的方法,所述方法包括:
準備多個金屬磁性片;
在金屬磁性片上形成內部線圈圖案部分;
利用磁性糊圍繞內部線圈圖案部分形成陰性印刷部分;
堆疊其上形成有內部線圈圖案部分和陰性印刷部分的多個金屬磁性片,以形成有效部分;以及
在有效部分的上部和下部上進一步堆疊多個金屬磁性片,以形成包括形 成在其中的上覆蓋層和下覆蓋層的多層主體,
其中,形成上覆蓋層和下覆蓋層的金屬磁性片包含具有9μm至11μm的D50的金屬磁性顆粒,形成陰性印刷部分的磁性糊包含具有7μm至8μm的D50的金屬磁性顆粒,形成有效部分的金屬磁性片包含具有3μm至5μm的D50的金屬磁性顆粒。

17.  根據權利要求16所述的方法,所述方法還包括:
在內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性片之間的空間中形成用于形成間隙的聚合物,
其中,用于形成間隙的聚合物在燒結工藝期間熱解,以在內部線圈圖案部分和金屬磁性層之間形成非接觸部分。

18.  根據權利要求16所述的方法,所述方法還包括:
在燒結多層主體之后,用聚合物樹脂填充上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層的金屬磁性顆粒之間的空間。

說明書

說明書多層電子組件以及制造該多層電子組件的方法
本申請要求于2014年3月12號提交到韓國知識產權局的第10-2014-0029181號韓國專利申請的權益,該專利申請的公開通過引用被包含于此。
技術領域
本公開涉及一種多層電子組件以及制造該多層電子組件的方法。
背景技術
在電子組件中,作為重要的無源元件與電阻器和電容器一起構成電路的電感器被用作用于去除噪聲或者構造LC諧振電路等的組件。
在智能電話、移動信息技術(IT)設備等中使用的諸如功率電感器等的無源元件被用在1MHz或更高的高頻帶中。因此,已經主要使用了通過混合、焙燒并研磨被稱作軟磁性鐵氧體的多種金屬氧化物(例如Fe2O3、NiO、CuO和ZnO)而制備的軟磁性材料。
然而,近來,隨著智能電話、移動IT設備等的數據傳輸量等已經顯著地增加,對于數據的高速處理來說,中央處理單元(CPU)的切換頻率增加,并且由于智能手機屏幕的高分辨率和面積的增加等而導致在移動設備等中功耗的量已經快速增加。由于如上所述的在移動設備中的功耗的量增加,所以在諸如CPU、顯示單元和功率管理模塊等的驅動電路的設計中使用的諸如功率電感器等的多個無源元件需要具有高功耗效率特性。
根據如上所述的用于提高功率電感器等的效率的需求,已經生產出如下的功率電感器元件的產品:通過用精細金屬粉末替換軟磁性鐵氧體材料,從而能夠用在1MHz或更高的高頻帶中,并且通過顯著地降低渦流損耗等,從而能夠具有提高的能耗效率和直流偏壓特性。
根據相關技術,作為利用金屬粉末的電感器,已經使用了薄膜電感器和卷繞電感器。
薄膜電感器通過如下方法制造:通過鍍覆方法在諸如印刷電路板(PCB) 等的板上形成銅線部分;將通過混合金屬粉末和環氧樹脂所獲得的金屬粉末環氧混合材料壓制成型以圍繞銅線部分;并且通過熱處理執行環氧樹脂的固化工藝。
卷繞電感器可以通過如下工藝制造:卷繞銅線;利用其中金屬和環氧樹脂彼此混合的復合材料來圍繞卷繞的銅線;將圍繞的卷繞銅線在高壓下在模中按壓成型以實現芯片形狀;然后通過熱處理使環氧樹脂固化。
與鐵氧體多層電感器相比,通過如上所述的兩種方法制造的電感器具有顯著的優良的直流(DC)偏壓特性,并且作為通過評估功率管理集成電路(PMIC)模塊組等的性質而獲得的結果,效率提高了若干百分比或更多的量。
如上所述,除了由于應用金屬粉末而提高電感器的DC偏壓特性和電感器效率特性的優點之外,為了同時獲得大批量生產的可能性,已經研究了金屬磁性多層電感器。金屬磁性多層電感器可以通過以下方法制造:通過以片形式形成金屬粉末和聚合物的均勻混合物來代替氧化物鐵氧體片;以及對金屬磁性片執行諸如穿孔工藝、內部導體印刷工藝、堆疊工藝和燒結工藝等一系列工藝。
在這種金屬磁性多層電感器中,可以實現與薄膜電感器或卷繞電感器相似的DC偏壓特性,但是需要提高影響電感器的效率特性的品質因子(Q)值并且減小直流電阻Rdc。
效率特性主要受磁性材料在低電流區域中的芯損耗的影響并且主要受內部線圈在高電流區域中的電阻的影響。具體地講,為了提高在與待機功率的使用時間直接相關的低電流中的電感器效率,應該使用具有低的芯損耗和高的磁導率的金屬磁性材料。
【相關技術文檔】
日本專利公開公布No.2007-027354
發明內容
本公開的一些實施例可以提供一種多層電子組件和制造該多層電子組件的方法,所述多層電子組件具有優良的直流(DC)偏壓特性并且通過提高磁性材料的芯損耗特性并且降低直流電阻Rdc而能夠具有提高的效率。
根據本公開的一些實施例,一種多層電子組件可以包括:多個金屬磁性層;內部導體層,包括形成在金屬磁性層上的陰性印刷部分和內部線圈圖案 部分;以及上覆蓋層和下覆蓋層,形成在包括多個金屬磁性層和內部導體層的有效部分的上部和下部上,其中,上覆蓋層和下覆蓋層包含具有8μm至25μm的粒徑的金屬磁性顆粒,陰性印刷部分包含具有5μm至15μm的粒徑的金屬磁性顆粒,有效部分的金屬磁性層包含具有1μm至10μm的粒徑的金屬磁性顆粒。
金屬磁性顆粒可以形成為在其表面上具有金屬氧化物膜,并且金屬氧化物膜可以結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜。
金屬磁性顆粒可以形成為彼此分隔開。
形成在包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜可以具有200nm至300nm的厚度。
形成在包含在陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜可以具有50nm至200nm的厚度。
金屬磁性顆粒可以利用包含從由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中選擇的一種或更多種的合金來形成。
上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分以及有效部分的金屬磁性層可以包含形成為在其表面上具有金屬氧化物膜的金屬磁性顆粒,并且在金屬磁性顆粒之間的空間可以填充有聚合物樹脂。
聚合物樹脂可以占上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層的剖面面積的10%至30%。
內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性層可以彼此分隔開以形成非接觸部分。
根據本公開的一些實施例,一種多層電子組件可以包括:多個金屬磁性層;內部導體層,包括形成在金屬磁性層上的內部線圈圖案部分和陰性印刷部分;以及上覆蓋層和下覆蓋層,形成在包括多個金屬磁性層和內部導體層的有效部分的上部和下部上,其中,上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層包含形成為在其表面上具有金屬氧化物膜的金屬磁性顆粒,所包含的金屬磁性顆粒的最大粒徑以有效部分的金屬磁性層、陰性印刷部分以及上覆蓋層和下覆蓋層的順序增加。
包含在有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的最大粒徑可以是10μm,包含在陰性印刷部分中的金屬磁性顆粒的最大粒徑可以是15μm,包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的最大粒徑可以是25μm。
形成在包含在上覆蓋層和下覆蓋層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜可以具有200nm至300nm的厚度。
形成在包含在陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層中的金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜可以具有50nm至200nm的厚度。
上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層可以包含填充金屬磁性顆粒之間的空間的聚合物樹脂。
內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性層可以彼此分隔開以形成非接觸部分。
根據本公開的一些實施例,一種制造多層電子組件的方法可以包括:準備多個金屬磁性片;在金屬磁性片上形成內部線圈圖案部分;利用磁性糊圍繞內部線圈圖案部分形成陰性印刷部分;堆疊其上形成有內部線圈圖案部分和陰性印刷部分的多個金屬磁性片,以形成有效部分;以及在有效部分的上部和下部上進一步堆疊多個金屬磁性片以形成包括形成在其中的上覆蓋層和下覆蓋層的多層主體,其中,形成上覆蓋層和下覆蓋層的金屬磁性片包含具有9μm至11μm的D50的金屬磁性顆粒,形成陰性印刷部分的磁性糊包含具有7μm至8μm的D50的金屬磁性顆粒,形成有效部分的金屬磁性片包含具有3μm至5μm的D50的金屬磁性顆粒。
所述方法還可以包括:在內部線圈圖案部分和堆疊在內部線圈圖案部分的一個表面上的金屬磁性片之間的空間中形成用于形成間隙的聚合物,并且用于形成間隙的聚合物可以在燒結工藝期間熱解以在內部線圈圖案部分和金屬磁性層之間形成非接觸部分。
所述方法還可以包括:在燒結多層主體之后,用聚合物樹脂填充上覆蓋層和下覆蓋層、陰性印刷部分和有效部分的金屬磁性層的金屬磁性顆粒之間的空間。
附圖說明
通過下面結合附圖進行的詳細描述,本公開的上述和其它方面、特征和其它優點將更清楚地被理解,在附圖中:
圖1是根據本公開的示例性實施例的多層電子組件的透視圖;
圖2是沿著圖1的I-I'線截取的剖視圖;
圖3是圖2的A部分的示意放大圖;
圖4是圖2的B部分的示意放大圖;
圖5是圖2的C部分的示意放大圖;
圖6是根據本公開的另一示例性實施例的多層電子組件的剖視圖;
圖7是根據本公開的示例性實施例的在形成非接觸部分的情況下用于比較直流電阻的曲線圖;
圖8A至圖8E是示意性地描述根據本公開的示例性實施例的制造多層電子組件的方法的視圖;以及
圖9是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的形成非接觸部分的方法的視圖。
具體實施方式
現在將參照附圖詳細地描述本發明構思的實施例。
然而,本公開可以以許多不同的形式來舉例說明,并且不應該被解釋為受限于在此提出的具體實施例。而是,提供這些實施例使得本公開將是徹底的且完整的,并將把本公開的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。
在附圖中,為了清楚起見,可以夸大元件的形狀和尺寸,并且相同的附圖標記將被用于始終指示相同或相似的元件。
多層電子組件
在下文中,將描述根據本公開的示例性實施例的多層電子組件。詳細地講,將描述多層電感器,但是本公開不限于此。
圖1是根據本公開的示例性實施例的多層電子組件的透視圖,圖2是沿著圖1的I-I'線截取的剖視圖。
參照圖1和圖2,根據本公開的示例性實施例的多層電子組件100可以包括多個金屬磁性層10和形成在金屬磁性層10上的內部導體層20。
金屬磁性層10可以具有10μm至20μm的厚度。在金屬磁性層10的厚度小于10μm的情況下,短路的發生會增加,在厚度大于20μm的情況下,電感可能由于磁通路徑的增加而減小。
其上形成有內部導體層20的多個金屬磁性層10可以堆疊以形成有助于形成電感的有效部分50,上覆蓋層31和下覆蓋層32可以形成在有效部分50的上部和下部上。
上覆蓋層31和下覆蓋層32可以通過堆疊多個金屬磁性片來形成。形成 上覆蓋層31和下覆蓋層32的多個金屬磁性片可以處于燒結狀態,并且相鄰的金屬磁性層彼此整合使得在沒有掃描電子顯微鏡(SEM)的情況下不容易分辨它們之間的邊界。
包括有效部分50以及上覆蓋層31和下覆蓋層32的金屬磁性主體110可以形成為具有沿長度(L)方向的端表面、沿寬度(W)方向的側表面以及沿厚度(T)方向的上表面和下表面的六面體。
電連接到內部線圈的外電極130可以形成在金屬磁性主體110的兩個端表面上。
形成在金屬磁性層10上的內部導體層20可以包括內部線圈圖案部分21和陰性印刷部分22。
在增加內部線圈圖案部分21的厚度以減小直流電阻Rdc的情況下,由于內部線圈圖案部分21的增加的厚度而形成堆疊臺階部分。這個臺階在壓制多層主體的工藝期間可能引起內部線圈圖案部分21的凹陷和變形,以及由于層間粘結的減弱或裂紋等而導致諸如層間分離的問題。
因此,在用于形成內部導體層20的區域中,陰性印刷部分22可以形成在除了其中形成內部線圈圖案部分21的區域之外的區域中。在其中將要形成內部導體層20的區域中,陰性印刷部分22形成在該區域的其中不形成內部線圈圖案部分21的區域中,從而可以防止諸如堆疊臺階部分的問題的發生,并且可以形成具有相對高水平的厚度與寬度的縱橫比的內部線圈圖案部分21,從而減小直流電阻Rdc。
內部線圈圖案部分21可以通過印刷包含導電金屬的導電糊來形成,并且導電金屬沒有具體限制,只要其具有優良的導電性即可。例如,作為導電金屬,可以單獨使用銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、金(Au)、銅(Cu)或鉑(Pt)等,或者可以使用它們的混合物。
金屬磁性層10、陰性印刷部分22以及上覆蓋層31和下覆蓋層32可以包含金屬磁性顆粒41、42和43。
金屬磁性顆粒41、42和43可以包含軟磁性合金的金屬磁性顆粒,所述軟磁性合金例如是包含從由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中選擇的一種或更多種的合金,更詳細地講,為Fe-Si-Cr基合金,但是本公開不限于此。
圖3是示意性地示出在圖2中示出的金屬磁性層10的A部分的放大圖,圖4是示意性地示出圖2的陰性印刷部分22的B部分的放大圖,圖5是示意 性地示出圖2的下覆蓋層32的C部分的放大圖。
參照圖3至圖5,金屬氧化物膜45可以形成在包含在金屬磁性層10、陰性印刷部分22與上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒41至43的表面上,并且通過金屬氧化物膜45可以在金屬顆粒之間以及在金屬顆粒和內部電極之間獲得絕緣性質。
金屬氧化物膜45可以通過使金屬磁性顆粒41至43的至少一種成分氧化來形成,并且金屬氧化物膜45可以包含例如Cr2O3。
在相應的金屬磁性顆粒41至43的情況下,其金屬氧化物膜45可以結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜45。通過金屬氧化物膜45的結合可以提高機械強度和絕緣性質。
同時,金屬磁性顆粒41至43在它們之間沒有發生結合的情況下可以彼此分隔開。在金屬磁性顆粒41至43彼此結合的情況下,可以增加渦流損耗,從而會減小品質因子(Q),并且根據由于金屬顆粒之間的接觸表面的增加而導致的交流(AC)水平的增加,會進一步減小Q值。因此,在本公開的示例性實施例中,由于在相應的金屬磁性顆粒41至43的情況下,其金屬氧化物膜45可以僅結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜45,所以可以減小渦流損耗。此外,由于金屬磁性顆粒41至43彼此不直接接觸,所以可以減少因AC增加而引起的Q值的減小,從而在將本公開應用到功率電感器時,本公開可以在高功率效率方面具有優勢。
包含在金屬磁性層10、陰性印刷部分22以及上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒的最大粒徑可以以金屬磁性層10、陰性印刷部分22以及上覆蓋層31和下覆蓋層32的順序增加。
金屬磁性層10可以包含具有1μm至10μm的粒徑的金屬磁性顆粒41,并且金屬磁性顆粒41的最大粒徑可以是10μm。
陰性印刷部分22可以包含具有5μm至15μm的粒徑的金屬磁性顆粒42,并且其最大粒徑可以是15μm。
上覆蓋層31和下覆蓋層32可以包含具有8μm至25μm的粒徑的金屬磁性顆粒43,并且其最大粒徑可以是25μm。
在利用具有相對小的粒徑的金屬磁性顆粒的情況下,磁導率可以由于粒徑的減小而降低,在利用具有相對大的粒徑的金屬磁性顆粒的情況下,磁導率可以增加,但是可能增加芯損耗。
因此,根據本公開的示例性實施例,通過形成其中包含具有不同粒徑的金屬磁性顆粒的結構從而使最大粒徑以金屬磁性層10、陰性印刷部分22、以及上覆蓋層31和下覆蓋層32的順序增加,從而可以降低芯損耗并且可以實現高的磁導率。
在包含在金屬磁性層10的金屬磁性顆粒41的最大粒徑大于10μm的情況下,分散性可能劣化,金屬磁性層10的表面粗糙度可能增加,并且金屬磁性層10的強度可能由于金屬磁性層10中的孔的量的增加而降低。因此,可能難以形成具有20μm或更小厚度的金屬磁性層10。
在包含在陰性印刷部分22中的金屬磁性顆粒42的最大粒徑大于15μm的情況下,在高頻率處的芯損耗可能過度增加。
在包含在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒43的最大粒徑等于或小于包含在金屬磁性層10或陰性印刷部分22中的金屬磁性顆粒的最大粒徑的情況下,由于相對小的粒徑而可能難以實現高磁導率,并且在其中包含在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒43的最大粒徑大于25μm的情況下,在高頻率處的芯損耗可能過度增加。
同時,形成在包含在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒43的表面上的金屬氧化物膜45可以具有200nm至300nm的厚度,形成在包含在陰性印刷部分22和金屬磁性層10中的金屬磁性顆粒41和42的表面上的金屬氧化物膜45可以具有50nm至200nm的厚度。
上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和金屬磁性層10包含具有不同粒徑的金屬磁性顆粒,并且形成在金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜45可以具有不同的厚度,從而可以減小比電阻,并且可以防止由于氧化物膜而導致的磁導率降低。
在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬氧化物膜45的厚度小于200nm的情況下,磁性復合件的比電阻會降低,在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬氧化物膜45的厚度大于300nm的情況下,金屬磁性顆粒的磁性性質可能由于氧化物膜而顯著地劣化,從而可能降低磁導率。
在陰性印刷部分22和金屬磁性層10中的金屬氧化物膜45的厚度小于50nm的情況下,磁性復合件的比電阻可能降低,在陰性印刷部分22和金屬磁性層10中的金屬氧化物膜45的厚度大于200nm的情況下,金屬磁性顆粒的磁性性質可能由于氧化物膜而顯著地劣化,從而可能降低磁導率。
上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和金屬磁性層10可以具有其中聚合物樹脂48填充在金屬磁性顆粒之間的空間的結構。
聚合物樹脂48可以如下填充金屬磁性顆粒之間的空間:將燒結的金屬磁性主體110浸漬在聚合物樹脂中,并且減壓或將聚合物樹脂施加到燒結的金屬磁性主體110的表面,然后使聚合物樹脂被吸收到金屬磁性主體110中。
聚合物樹脂48填充金屬磁性顆粒之間的空間,從而可以提高金屬磁性主體的強度并且可以降低吸濕性。
聚合物樹脂48可以是從由硅類樹脂、環氧類樹脂、酚類樹脂、硅酸鹽類樹脂、聚氨酯類樹脂、酰亞胺類樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯類樹脂和聚乙烯類樹脂組成的組中選擇的一種或更多種。
聚合物樹脂48可以占上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和金屬磁性層10的剖面面積的10%至30%。
在其中聚合物樹脂48的面積小于10%的情況下,強度會降低,并且在高濕度的情況下,濕氣會被吸收到磁性主體中,在其中聚合物樹脂48的面積大于30%的情況下,磁導率會降低。
圖6是根據本公開的另一示例性實施例的多層電子組件的剖視圖。
參照圖6,內部線圈圖案部分21和堆疊在內部線圈圖案部分21的一個表面上的金屬磁性層10可以形成為彼此分隔開,從而可以形成非接觸部分25。
形成內部線圈圖案部分21的導電金屬在金屬磁性主體110的燒結工藝期間可能收縮,但是形成金屬磁性層10的金屬磁性顆粒不收縮,從而可以增加應力。
因此,根據本公開的示例性實施例,非接觸部分25形成在內部線圈圖案部分21和堆疊在內部線圈圖案部分21的一個表面上的金屬磁性層10之間,從而可以使由于內部線圈圖案部分21和金屬磁性層10之間的收縮率差異而導致的應力緩和,并且可以提高燒結性質,從而降低直流電阻Rdc(見圖7)。
內部線圈圖案部分21的一個表面可以接觸金屬磁性層10,內部線圈圖案部分21的另一個表面可以由于非接觸部分25而不接觸金屬磁性層10。
制造多層電子組件的方法
圖8A至圖8E是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的制造多層電子組件的方法的視圖。
參照圖8A,首先,可以準備多個金屬磁性片10'。
金屬磁性片10'可以通過以下方法被制造為片:將金屬磁性顆粒和諸如粘結劑和溶劑等的有機材料混合以制備漿料;將制備的漿料應用到載體膜并利用刮勻涂裝法以使其具有若干μm的厚度;然后使應用的漿料干燥。
金屬磁性片10'可以具有10μm至20μm的厚度。在金屬磁性片10'的厚度小于10μm的情況下,短路的發生可能增加,在金屬磁性片10'的厚度大于20μm的情況下,電感可能由于磁通路徑的增加而減小。
金屬磁性顆粒可以利用軟磁性合金形成,所述軟磁性合金是例如包含從由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中選擇的一種或更多種的合金,更詳細地,為Fe-Si-Cr基合金,但是不限于此。
金屬磁性片10'可以包含D50為3μm至5μm的金屬磁性顆粒41。
D50可以表示通過利用激光衍射和散射的粒徑分布測量方法測量的在基于50%的累積百分比的體積時的粒徑。
在包含在金屬磁性片10'中的金屬磁性顆粒41的D50大于5μm的情況下,分散性可能劣化,金屬磁性片10'的表面粗糙度可能增加,并且金屬磁性片強度可能由于在金屬磁性片10'中的孔的增加而降低。因此,可能難以形成具有20μm或更小的厚度的金屬磁性片10'。
參照圖8B,可以在金屬磁性片10'上形成內部線圈圖案部分21。
內部線圈圖案部分21可以通過利用印刷方法等應用包含導電金屬的導電糊來形成。導電金屬不受具體限制,只要其具有優良的導電性。例如,作為導電金屬,可以單獨使用銀(Ag)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、金(Au)、銅(Cu)或鉑(Pt)等,或者可以使用它們的混合物。作為導電糊的印刷方法,可以使用絲網印刷方法或凹版印刷方法等,但是本公開不限于此。
參照圖8C,可以利用磁性糊圍繞內部線圈圖案部分21形成陰性印刷部分22。
陰性印刷部分22圍繞內部線圈圖案部分21形成,從而可以防止由內部線圈圖案部分21的厚度而導致的堆疊臺階部分的發生。
磁性糊可以包含金屬磁性顆粒42和諸如粘結劑等的有機材料。
金屬磁性顆粒42可以包含軟磁性合金的金屬磁性顆粒,所述軟磁性合金是例如包含從由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中選擇的一種或更多種的合 金,更詳細地講,為Fe-Si-Cr基合金,但是不限于此。
形成陰性印刷部分22的磁性糊可以包含具有7μm至8μm的D50的金屬磁性顆粒42。
在包含在磁性糊中的金屬磁性顆粒42的D50大于8μm的情況下,在高頻率處的芯損耗會過度增加。
可以通過利用絲網印刷法等將磁性糊應用到金屬磁性片10',并且對應用的磁性糊進行加熱并干燥來形成陰性印刷部分22。
參照圖8D,可以通過堆疊其上形成有內部線圈圖案部分21和陰性印刷部分22的多個金屬磁性片10'來形成有效部分50。
同時,制造多層電子組件的方法還可以包括形成用于在內部線圈圖案部分21和堆疊在內部線圈圖案部分21的一個表面上的金屬磁性片10'之間形成間隙的聚合物24。
用于形成間隙的聚合物24可以在隨后的多層主體的燒結工藝期間熱解,以在內部線圈圖案部分21和金屬磁性層10之間形成非接觸部分25。
參照圖9,可以在印刷的內部線圈圖案部分21上形成用于形成間隙的聚合物24(例如,聚合物珠),并且在燒結工藝期間使其熱解,從而形成非接觸部分25。
非接觸部分25形成在內部線圈圖案部分21和堆疊在內部線圈圖案部分21的一個表面上的金屬磁性層10之間,從而可以使由于在內部線圈圖案部分21和金屬磁性層10之間的收縮率差異所導致的應力松緩,并且可以提高燒結性質,從而降低直流電阻Rdc。
用于形成間隙的聚合物沒有具體限制,只要該聚合物可以在多層主體的燒結溫度下熱解從而形成間隙即可。
內部線圈圖案部分21的一個表面可以接觸金屬磁性層10,并且內部線圈圖案部分21的另一個表面可以由于非接觸部分25而不接觸金屬磁性層10。
參照圖8E,可以通過在有效部分50的上部和下部上進一步堆疊多個金屬磁性片10'來形成其中形成有上覆蓋層31和下覆蓋層32的多層主體。
形成上覆蓋層31和下覆蓋層32的金屬磁性片10'可以包含具有9μm至11μm的D50的金屬磁性顆粒43。
在包含在形成上覆蓋層31和下覆蓋層32的金屬磁性片10'中的金屬磁性顆粒43的D50小于9μm的情況下,由于相對小的粒徑,可能難以實現相對高 的磁導率,在包含在形成上覆蓋層31和下覆蓋層32的金屬磁性片10′中的金屬磁性顆粒的D50大于11μm的情況下,在高頻率處的芯損耗可能過度增加。
之后,可以在700℃至800℃的溫度下燒結多層主體。
可以在燒結工藝期間在包含在有效部分50的金屬磁性片10'、陰性印刷部分22以及上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒41至43的表面上形成金屬氧化物膜45。通過金屬氧化物膜45可以在金屬顆粒之間以及在金屬顆粒和內部電極之間確保絕緣性質。
金屬氧化物膜45可以通過使金屬磁性顆粒41至43的至少一種成分氧化來形成并且可以包含例如Cr2O3。
在對應的金屬磁性顆粒41至43的情況下,其金屬氧化物膜45可以結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜45。換句話說,在對應的金屬磁性顆粒41至43的情況下,與其相鄰的顆粒的金屬氧化物膜45可以與其結合。可以通過金屬氧化物膜45的結合來提高機械強度和絕緣性質。
同時,金屬磁性顆粒41至43可以在它們之間沒有發生結合的情況下彼此分隔開。在金屬磁性顆粒41至43彼此結合的情況下,會增加渦流損耗,從而會減小品質因子(Q),并且根據由于金屬顆粒之間的接觸表面增加所引起的交流電流(AC)水平的增加,可以進一步減小Q值。因此,在本公開的示例性實施例中,由于在對應的金屬磁性顆粒41至43的情況下,其金屬氧化物膜45可以結合到與其相鄰的金屬磁性顆粒的金屬氧化物膜45,所以可以減小渦流損耗。此外,由于金屬磁性顆粒41至43彼此不直接接觸,所以可以減少由于AC增加而引起的Q值的減小,從而在將本公開應用到功率電感器時,本公開可以在高功率效率方面具有優勢。
形成在包含在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬磁性顆粒43的表面上的金屬氧化物膜45可以具有200nm至30nm的厚度,并且形成在包含在陰性印刷部分22和金屬磁性層10中的金屬磁性顆粒41和42的表面上的金屬氧化物膜45可以具有50nm至200nm的厚度。
上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和金屬磁性層10包含具有不同粒徑的金屬磁性顆粒,并且形成在金屬磁性顆粒的表面上的金屬氧化物膜45形成為具有不同的厚度,從而可以減小比電阻,并且可以防止由于氧化物膜而導致的磁導率降低。
在上覆蓋層31和下覆蓋層32中的金屬氧化物膜45的厚度小于200nm 的情況下,磁性復合件的電阻率可能降低,在該厚度大于300nm的情況下,金屬磁性顆粒的磁性性質可能由于氧化物膜而顯著地劣化,從而可能降低磁導率。
在陰性印刷部分22和金屬磁性層10中的金屬氧化物膜45的厚度小于50nm的情況下,磁性復合件的電阻率可能降低,在該厚度大于200nm的情況下,金屬磁性顆粒的磁性性質可能由于氧化物膜而顯著地劣化,從而可能降低磁導率。
制造多層電子組件的方法還可以包括:在燒結多層主體之后,用聚合物樹脂填充上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和有效部分50的金屬磁性層10之間的空間。
聚合物樹脂48可以如下填充金屬磁性顆粒之間的空間:將燒結的金屬磁性主體110浸漬在聚合物樹脂中;并且減壓或將聚合物樹脂施加到燒結的金屬磁性主體110的表面,然后使聚合物樹脂被吸收到金屬磁性主體110中。
聚合物樹脂48填充金屬磁性顆粒之間的空間,從而可以提高強度并且可以降低吸濕性。
聚合物樹脂48可以是從由硅類樹脂、環氧類樹脂、酚類樹脂、硅酸鹽類樹脂、聚氨酯類樹脂、酰亞胺類樹脂、丙烯酸類樹脂、聚酯類樹脂和聚乙烯類樹脂組成的組中選擇的一種或更多種。
聚合物樹脂48可以占上覆蓋層31和下覆蓋層32、陰性印刷部分22和金屬磁性層10的剖面面積的10%至30%。
在聚合物樹脂48的面積小于10%的情況下,強度可能降低,并且在高濕度的情況下,濕氣會被吸收到磁性主體中,在聚合物樹脂48的面積大于30%的情況下,磁導率可能降低。
然后,可以通過將導電糊應用到金屬磁性主體110的兩個端表面,然后燒結來形成外電極。作為用于外電極130的材料,可以單獨使用銅(Cu)、銀(Ag)或鎳(Ni)等,或者可以使用它們的混合物,并且可以在外電極上形成錫(Sn)或鎳(Ni)鍍層。
根據本公開的示例性實施例,多層電子組件可以通過應用金屬磁性材料而具有優良的直流(DC)偏壓特性,通過增加內部線圈的剖面面積來實現相對低的直流電阻Rdc,并且通過確保高磁導率來提高效率特性,同時降低了金屬磁性材料的芯損耗。
雖然上面已經示出并描述了示例性實施例,但是對本領域的技術人員來說將明顯的,在不脫離由所附權利要求限定的本公開的精神和范圍的情況下,可以進行修改和改變。

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