專利名稱：層壓電感器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種層壓電感器及其制造方法，更具體地，涉及一種通過消除內部電極與其中的層之間的殘余應力來提高電特性的層壓電感器。
背景技術：
作為電路結構中重要的無源器件，電感器與電阻器和電容器一起已經用作消除噪聲或構成LC振蕩電路的組件。
可以通過在鐵氧體磁芯周圍纏繞線圈或在其兩端印刷和形成電極來制造電感器。 另外，還可以通過在磁性材料或介電材料上印刷并堆疊內部電極來制造電感器。
電感器可以被分為諸如層壓型、纏繞型、薄膜型等的幾種類型中的一種。在這些類型中，層壓電感器是具有優勢的。
普通的層壓電感器具有將其上形成有內部導電圖案的多個磁性層堆疊而成的結構。內部導電圖案通過形成在各磁性層上的通孔電極被順序連接以通常具有線圈結構，從而實現諸如目標感應系數、阻抗等特性。
通過在現有的陶瓷層上印刷內部電極并將印刷有內部電極的陶瓷層進行堆疊來制造層壓電感器。
隨著小型化發展，由于堆疊層數量的增多以及陶瓷層與內部電極之間的殘余應力而導致產品的可靠性下降。
例如，內部電極和陶瓷層可能因內部電極與陶瓷層之間的殘余應力而發生變形， 從而會引起層壓電感器的缺陷，諸如形成在各層上的內部電極的短路。發明內容
本發明的一個方面提供了一種通過消除內部電極與陶瓷層之間的殘余應力而具有改善的產品可靠性的層壓電感器。
根據本發明的一個方面，提供了一種層壓電感器，包括陶瓷主體，在該陶瓷主體中堆疊了多個陶瓷層；多個內部電極，形成在多個陶瓷層上且與陶瓷層的接觸面積相當于陶瓷層的整個面積的10%以下；以及通孔電極，通過連接多個內部電極而具有線圈結構。
可在陶瓷層與內部電極之間形成間隙；并且該間隙可通過焙燒樹脂層而形成。
由內部電極形成的線圈結構在250πιΩ以上的直通電路電阻(DCR)中具有500 Ω 以上的阻抗值。
該層壓電感器可進一步包括形成在陶瓷主體的兩端面上且連接至線圈結構的兩端的第一外部電極和第二外部電極。
根據本發明的另一方面，提供了一種層壓電感器的制造方法，包括在由介電材料制成的陶瓷層上形成內部電極；在內部電極上形成由燃燒溫度低于陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層；通過堆疊其上形成有內部電極和樹脂層的陶瓷層來形成陶瓷層壓體；以及通過焙燒該陶瓷層壓體來焙燒樹脂層。
制造層壓電感器的方法可進一步包括，在形成內部電極之前，在由介電材料制成的陶瓷層上將內部電極的位置上，形成由燃燒溫度低于陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹月旨層。
根據本發明的另一方面，提供了一種層壓電感器的制造方法，包括在由介電材料制成的陶瓷層上將形成內部電極的位置上，形成由燃燒溫度低于陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層；在樹脂層上形成內部電極；通過堆疊其上形成有內部電極和樹脂層的陶瓷層來形成陶瓷層壓體；以及通過焙燒陶瓷層壓體來焙燒樹脂層。
通過焙燒樹脂層，陶瓷層和內部電極的接觸面積被保持在陶瓷層的整個面積的 10%以下。
樹脂層可包括由丙烯酸基和苯乙烯基聚合物制成的樹脂粉末。
可根據樹脂層的厚度來控制樹脂粉末的顆粒直徑。
樹脂粉末的顆粒直徑可以為0. 1 μ m至5. 0 μ m。
可以通過包括由丙烯酸類樹脂、乙基纖維素和丁縮醛樹脂所組成的組中的至少一種制成的載體的樹脂漿料來制作樹脂層。
樹脂漿料的粘度可以為lOOOcps至50000cps。
可通過印刷由樹脂顆粒制成的樹脂漿料來形成樹脂層。
可通過絲網印刷法或凹版印刷法來印刷樹脂漿料。


根據結合附圖的以下詳細的描述，將會清楚地理解本發明的上述和其他方面，特征以及其他優點，其中
圖1是根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器的透視圖2是根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器的截面圖3是示出根據本發明的對比實例的層壓電感器橫截面的局部放大圖；以及
圖4是示出根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器橫截面的部分的放大圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖對示例性實施方式進行詳細描述，從而使得本領域所屬技術人員能夠容易地實施。然而，在描述本發明的示例性實施方式中，將省略對眾所周知的功能或結構的詳細描述以避免因不必要的細述而導致本發明的描述晦澀難懂。
另外，在整個附圖中，相似的參考標號表示執行相似功能和操作的部件。
此外，除非有相反的明確描述，否則詞語“包括(compr i se) ”及其諸如“包括 (comprises)或包括(comprising) ”的變體將被理解為意味著包括所述元件但并不排除其他元件。
圖1是根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器的透視圖。
根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器可包括陶瓷主體，其中堆疊了多個陶瓷層；多個內部電極3，形成在多個陶瓷層上并與陶瓷層的接觸面積相當于陶瓷層的整個面積的10%以下；以及通孔電極，具有通過將多個內部電極彼此連接而形成的線圈結構。
根據本發明的示例性實施方式的具有接線端型(terminal type)的層壓電感器可以包括主體2，具有其中堆疊了多個由介電材料制成的磁性層或非磁性層的結構；以及第一外部電極加和第二外部電極2b，形成在主體2的兩個端面上。在主體中，內部電極3形成在陶瓷層上，且各內部電極3通過通孔電極彼此連接以通常具有線圈結構。形成在內部電極3的端部處的輸出端5和6暴露至外部并連接至外部電極。
因此，制造了具有連接至外部電極而同時以陶瓷層壓體的形式設置的線圈結構的層壓電感器。
參照圖1，構成層壓電感器的陶瓷層壓體可以包括形成在多個陶瓷層上的內部電極3，內部電極3可以通過由多個通孔電極構成的連接端子(connection terminal)彼此連接以形成線圈結構。
根據本發明的示例性實施方式的主體2可以通過由堆疊多個陶瓷層而形成的陶瓷層壓體來構造，其中，多個陶瓷層壓體可以形成有內部電極3。
構成主體2的陶瓷層可由電介質制成，但并不限于此，而是可以由磁性材料制成， 但并不限于此。然而，在形成間隙層(gap layer)的情況下，陶瓷層可由非磁性材料制成。
在本發明的示例性實施方式中，可以將鐵氧體用作磁性材料，且可以根據電子組件所需的磁特性適當地選擇鐵氧體，但可以使用具有相對大的電阻率和相對低的損耗的鐵氧體。并不限于此，可以使用Ni-Zu-Cu基鐵氧體和介電常數為5至100的介電材料。
此外，作為非磁性介電材料，可以使用由硅酸鋯、鋯酸鉀、鋯等制成的陶瓷材料，但并不限于此。
當層壓電感器由磁性材料或非磁性材料制成的陶瓷層構成時，根據所選的材料， 線性膨脹系數的差別可以很小。
陶瓷層可以形成有多個內部電極3。內部電極3可以形成在主體2中以接收電流從而實現電感或阻抗。
內部電極3可由導電材料和具有低電阻率的廉價材料制成。內部電極3可由Ag、 Pt、Pd、Cu、Au和Ni中的至少一種或它們的合金制成，但并不限于此。
根據本發明的示例性實施方式，陶瓷層與內部電極3之間的接觸面積可保持在陶瓷層的整個面積的10%以下，從而防止在內部電極3與陶瓷層之間形成殘余應力。
圖2是根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器的截面視圖。
根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器可包括陶瓷主體，其中堆疊了多個陶瓷層；多個內部電極3a、3b、3c、3d、;3e、3f、5和6，形成在多個陶瓷層上；間隙11，形成在陶瓷層與內部電極之間；以及通孔電極，將多個內部電極彼此連接以為所述內部電極提供線圈結構。
圖3是根據本發明的對比實例的層壓電感器的局部放大圖。
在本發明的對比實例的情況下，通過焙燒樹脂顆粒來制造形成在陶瓷層之間的具有樹脂顆粒的內部電極。
根據本發明的對比實例，當形成內部電極的內部電極漿料包含有樹脂時，可以通過抑制內部電極3a’與陶瓷層100’之間的粘接來減低塑性體的應力。
然而，如圖3所示，通過焙燒并去除包含在內部電極3a’中的樹脂顆粒，內部電極可以具有多孔形狀。即，內部電極與陶瓷層之間形成的間隔11a’和lib’的形狀由于樹脂顆粒的焙燒而不規則。此外，由于樹脂顆粒包含在內部電極中，所以增加了內部電極的直通電路電阻(direct circuit resistance，DCR)。
然而，參照根據本發明的示例性實施方式的圖4，由于形成覆蓋內部電極的樹脂層而在內部電極中不含樹脂顆粒，所以可以抑制內部電極3a與陶瓷層100之間的粘接并可以降低塑性體的應力。
參照根據本發明的對比實例的圖3，由于包含在內部電極中的樹脂顆粒被部分地焙燒，所以可以在一定程度上提高陶瓷層100’與內部電極3a’之間的粘附性，但由于樹脂顆粒被部分焙燒并去除，所以剩余部分仍然與陶瓷層接觸從而引起了殘余應力。
S卩，陶瓷層與內部電極之間的接觸面積約為陶瓷層的整個面積的50%以上。由于內部電極中僅包含樹脂顆粒的部分被焙燒并去除，所以內部電極與樹脂顆粒的接觸面積可以約為50%以上。
因此，在對應于剩余的50%的部分中，陶瓷層與內部電極部分接觸，從而殘余應力存留于部分接觸的部分中。
此外，由于甚至在內部電極中樹脂顆粒也被焙燒并去除，所以內部電極內側具有像玄武巖的多孔結構。因此，內部電極的強度會下降，從而，即便與陶瓷層的殘余應力減小了，由于強度的降低，其仍會受到殘余應力的部分影響。
然而，根據本發明的示例性實施方式，包括樹脂顆粒的樹脂層形成在陶瓷層100 與內部電極3a之間。由于樹脂顆粒的溫度低于陶瓷層的燒結溫度，所以當陶瓷層被燒結時樹脂顆粒被焙燒并去除，從而陶瓷層100與內部電極3a之間的間隔作為間隙Ila和lib而存留。
根據本發明的實施方式，由于內部電極不包含樹脂顆粒，所以內部電極可以保持為致密結構。因此，可以防止陶瓷層100與內部電極3a之間的殘余應力而同時保持內部電極的強度。
此外，內部電極3a與陶瓷層的接觸面積可變為陶瓷層100的整個面積的10%以下。
S卩，由于通過去除存在于內部電極3a與陶瓷層100之間的樹脂層來形成間隙，所以內部電極3a可以具有均一的表面形狀，因此，接觸面積可以保持為陶瓷層100的整個面積的10%以下。
此外，由于內部電極3a中并不包含樹脂顆粒，所以內部電極3a具有良好的導電性，因此，直通電路電阻(DCR)可以保持為一個相對低的值。
根據本發明的示例性實施方式，由內部電極形成的線圈結構在250πιΩ以上的直通電路電阻(DCR)中可具有500 Ω以上的阻抗值。
即，在根據本發明的示例性實施方式制造的層壓電感器情況下，內部電極中的直通電路電阻可以保持為相對較小，由此包括上述內部電極的線圈結構可顯著地提高形成在內部電極與陶瓷層之間的間隔比率，從而提高了線圈的阻抗特性而無需損耗直通電路電阻。
下文中，將對具有間隙的層壓電感器的制造方法進行描述。
根據本發明的示例性實施方式，其中間隙Ila形成在內部電極的頂面上的層壓電感器的制造方法可以包括在由介電材料制成的陶瓷層上形成內部電極；在內部電極上形成由燃燒溫度低于陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層；通過堆疊其上形成有內部電極和樹脂層的陶瓷層來形成陶瓷層壓體；以及通過焙燒陶瓷層壓體來焙燒樹脂層。
此外，制造層壓電感器的方法可進一步包括形成內部電極之前，在將形成內部電極的位置上形成由燃燒溫度低于陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層。通過該方法，可以在內部電極的頂面和底面上形成用于形成間隙Ila和lib的樹脂層。
另外，可通過在內部電極的底面上形成樹脂層來制造具有形成在其底面上的間隙 lib的層壓電感器。
為了制造根據本發明的示例性實施方式的形成有間隙的層壓電感器，準備多個陶瓷層ο
陶瓷層可以由作為絕緣材料的磁性材料制成，而在形成間隙層的情況下，陶瓷層可以由非磁性材料制成。
根據本發明的示例性實施方式，可以將鐵氧體用作磁性材料并可根據作為電子組件所需的磁特性來適當地選擇鐵氧體，可以使用電阻率相對大且損耗相對低的鐵氧體。作為實例，可使用Ni-Zu-Cu基鐵氧體，但并不限于此。
陶瓷層設置有形成在其上的內部電極。內部電極可由導電材料和具有低電阻率的廉價材料制成。內部電極3可由々8、？仏？(1、01^11和附中的至少一種或它們的合金制成， 但并不限于此。
樹脂層可以形成在形成有內部電極的陶瓷層上。形成樹脂層的材料可以是通過焙燒去除的材料且可以為燃燒溫度低于陶瓷層焙燒溫度的材料。
樹脂層并不限于此，由丙烯酸和苯乙烯基聚合物制成的樹脂粉末可以用來形成樹脂層。樹脂粉末可以為0.1至0.5μπι以具有接近的燃燒溫度，但并不限于此?？蛇x地，可以根據所涂覆的樹脂層(即，將形成的間隙的尺寸)來改變樹脂粉末的尺寸。
根據本發明的示例性實施方式，樹脂粉末可以通過與載體(諸如丙烯酸、乙基纖維素、丁縮醛樹脂等)混合并對混合物進行分散處理(如三輥研磨等)而被制成樹脂漿料， 但并不限于此。
在根據本發明的實施方式的樹脂漿料中，根據印刷方法，可以控制載體的量和成分以具有合適的粘度。樹脂漿料可以被控制為具有lOOOcps至50000cps的粘度，但并不限于此。因此，可以根據印刷方法和印刷環境將樹脂漿料控制為具有合適的粘度。
樹脂漿料可以通過各種印刷方法形成在內部電極的頂部、底部或頂部和底部上。 可以通過絲網印刷法，凹版印刷法等在形成陶瓷層上的內部電極上形成樹脂漿料，但并不限于此。
根據本發明的另一示例性實施方式，樹脂漿料首先被印刷在陶瓷層上以形成下部樹脂層，下部樹脂層可以通過在其上印刷內部電極而形成在內部電極和陶瓷層之間。
此外，根據本發明的另一示例性實施方式，可以通過在陶瓷層上印刷樹脂漿料形成下部樹脂層、印刷內部電極并再次在內部電極上印刷上部樹脂層來提供形成有上部樹脂層和下部樹脂層的陶瓷層。
根據上述方法，可以通過堆疊其上形成有樹脂層和內部電極的多個陶瓷層來制造陶瓷層壓體。
內部電極可以形成在陶瓷層壓體中，而樹脂層可以形成在內部電極的頂部或底部或頂部和底部。由于樹脂層能夠防止陶瓷層壓體之間的粘接，所以可以防止由于陶瓷塑性體的粘接而導致的內部電極短路或開路。
在焙燒陶瓷層壓體時，可以從形成在內部電極的頂部、底部或頂部和底部上的樹脂層形成間隙。由于間隙是通過焙燒樹脂層而形成的，所以間隙可以以均一且恒定的尺寸形成，從而可以防止內部電極和陶瓷層的變形。
此外，由于樹脂并不包含在內部電極中，所以內部電極的電阻并沒有因樹脂顆粒而增大，從而內部電極電阻可以保持不變。因此，即使施加了高的電流，也可以防止由于電阻值的增加而導致的層壓電感器的電特性的損耗。
根據本發明的示例性實施方式的層壓電感器可抑制內部電極和陶瓷層之間的直接接觸，從而可以防止由于兩種材料之間的粘接而導致的應力的出現。另外，由于樹脂顆粒形成在內部電極的頂部和底部，所以能夠避免器件的電特性損耗，從而可以提高電特性。
此外，由于樹脂層形成在內部電極的外部，所以可形成并保持層壓電感器的致密結構，從而提高了產品的可靠性。
根據本發明的示例性實施方式的樹脂層還可以應用于要求相對低的電阻和相對高的電流特性而不會影響電特性的電感器產品，而且還可以應用于各種印刷方法，從而提高產品制造過程中的靈活性(適應性，flexibility)。
可以通過控制樹脂顆粒的尺寸，樹脂漿料的粘度等來控制樹脂層的厚度，從而使得樹脂層可以應用于各種類型的層壓電感器。
根據本發明的示例性實施方式，包括樹脂層的陶瓷層壓體可在800°C至1000°C的溫度下進行焙燒和去除。
因此，間隙Ila和lib形成在形成有樹脂層的間隔中，這可減小樹脂層與陶瓷層之間的殘余應力。
根據本發明的對比實例，可以通過在用于形成內部電極的內部電極漿料中包含樹脂顆粒形成內部電極。在該情況下，包含在內部電極中的樹脂顆?？梢员徊糠直簾⑷コ?， 使得內部電極與陶瓷層之間的接觸面積變為陶瓷層的整個面積的大約50%，從而減小了殘余應力。
然而，內部電極自身通過部分焙燒包含在其中的樹脂顆粒而具有類似于玄武巖的多孔結構從而降低了內部電極強度，而且包含樹脂顆粒從而增大了直通電路電阻。
因此，當提高阻抗值時，根據對比實例作為內部電極而形成的線圈結構增大了直通電路電阻值。
即使殘余應力減小了，但因為內部電極的強度降低，所以會出現由于部分殘留在內部電極中的殘余應力而導致的短路現象。
同時，根據本發明的示例性實施方式，樹脂層可以形成在內部電極與陶瓷層之間以使得內部電極與陶瓷層之間的接觸面積減小至10%以下，從而顯著減小殘余應力。
此外，由于樹脂顆并不包含在內部電極中，所以內部電極的直通電路電阻值可被保持為相對較低，從而即使采用線圈結構也可以制造具有大的阻抗而同時保持相對低電阻值的層壓電感器。
S卩，可以制造具有強的耐久性而同時提高了電特性的層壓電感器。
[實例]
在陶瓷層上形成內部電極并在形成內部電極之前和/或之后形成厚度為2μπι至 5μπι的樹脂層。
在本發明的對比實例1、4和7的情況下，將形成和焙燒通過將樹脂顆粒包含在內部電極漿料中而形成的內部電極的結果彼此進行了比較。
使用形成內部電極的被適當設置為大約25%的內部電極漿料的具有收縮性的漿料并分別在860°C、88(TC和900°C下對該漿料進行焙燒，以計算陶瓷層與內部電極的接觸面積相對于陶瓷層的整個面積的比率，從而比較殘余應力的分布強度(occurrence strength)。
表1
權利要求
1.一種層壓電感器，包括陶瓷主體，在所述陶瓷主體中堆疊了多個陶瓷層；多個內部電極，形成在所述多個陶瓷層上且與所述陶瓷層的接觸面積相當于所述陶瓷層的整個面積的10%以下；以及通孔電極，通過連接所述多個內部電極而具有線圈結構。
2.根據權利要求1所述的層壓電感器，其中，所述陶瓷層和所述內部電極設置有形成于其間的間隙；且所述間隙通過焙燒樹脂層而形成。
3.根據權利要求1所述的層壓電感器，其中，由所述內部電極形成的所述線圈結構在 250mΩ以上的直通電路電阻(DCR)中具有500Ω以上的阻抗值。
4.根據權利要求1所述的層壓電感器，進一步包括形成在所述陶瓷主體的兩端面上且連接至所述線圈結構的兩端的第一外部電極和第二外部電極。
5.一種層壓電感器的制造方法，包括在由介電材料制成的陶瓷層上形成內部電極；在所述內部電極上形成由燃燒溫度低于所述陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層；通過堆疊其上形成有所述內部電極和所述樹脂層的所述陶瓷層來形成陶瓷層壓體；以及通過焙燒所述陶瓷層壓體來焙燒所述樹脂層。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包括，在形成所述內部電極之前，在由介電材料形成的所述陶瓷層上將形成所述內部電極的位置上，形成由燃燒溫度低于所述陶瓷層燒結溫度的樹脂制成的所述樹脂層。
7.一種層壓電感器的制造方法，包括在由介電材料制成的陶瓷層上將形成內部電極的位置上，形成由燃燒溫度低于所述陶瓷層的燒結溫度的樹脂制成的樹脂層； 在所述樹脂層上形成所述內部電極；通過堆疊其上形成有所述內部電極和所述樹脂層的所述陶瓷層來形成陶瓷層壓體；以及通過焙燒所述陶瓷層壓體來焙燒所述樹脂層。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，通過焙燒所述樹脂層，所述陶瓷層和所述內部電極的接觸面積被保持在所述陶瓷層的整個面積的10%以下。
9.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，所述樹脂層包括由丙烯酸基和苯乙烯基聚合物制成的樹脂粉末。
10.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，根據所述樹脂層的厚度來控制所述樹脂粉末的顆粒直徑。
11.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，所述樹脂粉末的所述顆粒直徑為 0. 1 μ m M 5. 0 μ m。
12.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，通過包括由丙烯酸類樹脂、乙基纖維素和丁縮醛樹脂組成的組中的至少一種制成的載體的樹脂漿料來形成所述樹脂層。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述樹脂漿料的粘度為lOOOcps至50000cps。
14.根據權利要求5至7中任一項所述的方法，其中，通過印刷由樹脂顆粒制成的樹脂漿料來形成所述樹脂層。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，通過絲網印刷法或凹版印刷法來印刷所述樹脂漿料。
全文摘要
本發明公開了一種層壓電感器及其制造方法。層壓電感器包括陶瓷主體，在該陶瓷主體中堆疊了多個陶瓷層；多個內部電極，形成多個陶瓷層上且與陶瓷層的接觸面積為陶瓷層的整個面積的10％以下；以及通孔電極，通過連接多個內部電極而具有線圈結構。
文檔編號H01F27/28GK102543407SQ20111045156
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2010年12月30日
發明者孫受煥, 安成庸, 金成龍, 金益燮, 韓鎮宇 申請人:三星電機株式會社