CN104616857B - 层叠电感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种层叠电感器及其制造方法，所述层叠电感器包括：主体，其中堆叠有多个介电层；第一外部电极和第二外部电极，形成在主体的两个端部表面上；多个内部电极图案，形成在介电层上并且通过导电通孔相互连接；第一引线电极图案和第二引线电极图案，形成在介电层上，通过导电通孔连接到内部电极图案，并且暴露于主体的两个端部表面外而分别电连接到第一外部电极和第二外部电极；以及垫片图案，由磁性材料形成并且在具有内部电极图案的介电层上形成在内部电极图案的内部。

Description

层叠电感器及其制造方法

本申请要求于2013年11月5日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0133580号韩国专利申请的权益，该申请的公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种层叠电感器及其制造方法。

背景技术

电感器在与电阻器和电容器一起构造电子电路方面是重要的无源器件。

如上所述的电感器可以用作去除噪声或构造LC谐振电路等的组件。

电感器根据其结构可以被分为绕线电感器、薄膜电感器和层叠电感器等。

绕线电感器或薄膜电感器可以通过围绕铁氧体芯缠绕线圈或在铁氧体芯上印刷线圈图案并且在芯的两端上形成电极来制造。

层叠电感器可以通过在由磁性材料或介电材料等形成的多个片材上印刷内部电极图案，然后沿着厚度方向将所述片材堆叠来制造。

例如，层叠电感器与绕线电感器相比具有诸如减小的尺寸和减小的厚度的积极属性，并且可以在DC电阻方面具有优势，从而使其能够主要用于要求相对小型化并且要求相对高电平的电流的电源电路中。

与如上所述的电感器的电感、电容和电阻的关系相关的品质系数被称为品质(Q)因数。

通常，当电感器的Q因数改善时，电感器的噪声去除性能或效率可以得到改善。

因此，随着使用在电子产品中的频率和功耗已经提高，对具有优良的Q因数的层叠电感器的研究正在积极地进行。

在下面的相关技术文献中公开了具有磁性垫片选择性地形成在多个磁性层上的结构的层叠电感器。

[相关技术文献]

韩国专利文献公开号：2009-0085118

发明内容

本公开的方面可以提供一种能够具有改善的Q因数的层叠电感器。

根据本公开的一方面，一种层叠电感器可以包括：主体，其中堆叠有多个介电层；第一外部电极和第二外部电极，形成在主体的两个端部表面上；多个内部电极图案，形成在介电层上并且通过导电通孔彼此连接；第一引线电极图案和第二引线电极图案，形成在介电层上，通过导电通孔连接到内部电极图案，并且暴露于主体的两个端部表面外而分别电连接到第一外部电极和第二外部电极；以及垫片图案，由磁性材料形成，并且在具有内部电极图案的介电层上形成在内部电极图案的内部。

垫片图案可以在具有第一引线电极图案和第二引线电极图案的介电层上形成在第一引线电极图案和第二引线电极图案的内部。

内部电极图案可以沿着介电层的边缘形成以具有相对最大开环形状。

第一引线电极图案和第二引线电极图案可以沿着介电层的边缘形成以具有相对最大开环形状。

内部电极图案和垫片图案可以形成为具有彼此相同的厚度或者彼此不同的厚度。

所述层叠电感器还可以包括形成在主体的上表面或下表面上的上覆盖层或下覆盖层。

根据本公开的另一方面，一种层叠电感器的制造方法可以包括：准备由包括电介质的材料形成的多个片材；在所述片材上形成内部电极图案；利用磁性材料形成垫片图案，以使其定位在内部电极图案内部并且与位于具有内部电极图案的片材上的内部电极图案分隔开；在形成有内部电极图案的片材上形成导电通孔；通过将形成有内部电极图案的片材堆叠来形成堆叠体，以使形成在相邻的片材中的导电通孔彼此接触以形成线圈部件；以及烧结所述堆叠体以形成主体。

所述片材中的两个可以包括形成在其上以暴露于对应片材的一个端部表面的第一引线电极图案和第二引线电极图案。第一引线电极图案和第二引线电极图案可以通过导电通孔连接到内部电极图案。所述主体可以包括形成在主体的两个端部表面上以连接到第一引线电极图案和第二引线电极图案的第一外部电极和第二外部电极。

垫片图案可以利用磁性材料形成，并且可以形成在第一引线电极图案和第二引线电极图案的内部，以与位于具有第一引线电极图案和第二引线电极图案的片材上的第一引线电极图案和第二引线电极图案分隔开。

附图说明

根据结合附图的以下详细的描述，本公开的以上和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的层叠电感器的透视图；

图2是示出根据本公开的示例性实施例的层叠电感器的设置有内部电极图案、第一引线电极图案、第二引线电极图案、垫片图案、上覆盖层和下覆盖层的结构的分解透视图；

图3是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的Q值与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的Q值的比较结果的曲线图；

图4是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的电感与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的电感的比较结果的曲线图；以及

图5是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的Rs与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的Rs的比较结果的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以以许多不同的形式例举而不应该被解释为受限于这里阐述的具体实施例。而是，提供这些实施例使得本公开将是透彻的且完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。

在附图中，为了清楚起见，可能夸大了元件的形状和尺寸，并且相同的附图标记被用于全部指示相同或相似的元件。

参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例的层叠电感器1可以包括：主体2，多个介电层12堆叠在主体2中；第一外部电极41和第二外部电极42；多个内部电极图案22a和22b，分别形成在介电层12上并且通过导电通孔30彼此电连接；第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b；以及垫片图案50。

第一外部电极41和第二外部电极42可以形成在主体2的两个端部表面上并且接触暴露在对应表面的介电层12(形成在主体2的上部和下部最外层上)的一个端部表面外的第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b，从而分别电连接到第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b。

第一外部电极41和第二外部电极42可以由具有优良导电性的导电金属形成。

例如，第一外部电极41和第二外部电极42可以由包含银(Ag)和铜(Cu)中的至少一种的材料或它们的合金形成，但是本公开不限于此。

此外，根据需要，可以将镍(Ni)层(未示出)和锡(Sn)层(未示出)在第一外部电极41和第二外部电极42的外表面上顺序地形成为镀层。

内部电极图案22a和22b与第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以沿着介电层12的边缘形成以具有相对最大的开环形状，从而极大地提高电感。

内部电极图案22a和22b与第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以由具有优良导电性的导电金属形成。

例如，内部电极图案22a和22b与第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以由包含银(Ag)或铜(Cu)的材料或者它们的合金形成，但是本公开不限于此。

此外，内部电极图案22a和22b形成在其上的堆叠介电层12的数量可以考虑电气性能(诸如在设计的层叠电感器1中需要的电感值等)而进行不同地确定。

在这种情况下，第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以分别具有输出端子23a和23b，其中，输出端子23a和23b延伸以使其暴露于形成在主体2的外层上的表面介电层12的对应的一个端部表面。

在该示例性实施例中，各个内部电极图案22a和22b可以具有一对导电通孔30，导电通孔30形成为使对应的内部电极图案的两端相互分隔开并且沿着厚度方向穿透介电层12，在竖直方向上彼此对应并相邻的内部电极图案可以通过导电通孔30彼此电连接。此外，第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以分别具有一个导电通孔。

导电通孔30的位置可以在对应的内部电极图案22a和22b中与对应的第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b中沿着一个方向顺序地变化，因此，内部电极图案22a和22b与第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以结合以形成整体螺旋线圈20。

在这种情况下，导电通孔30可以通过在对应的介电层12中形成通孔(未示出)并且用具有优良导电性的导电糊(conductive paste)填充通孔来形成。

导电糊可以由例如银(Ag)、银-钯(Ag-Pd)、镍(Ni)和铜(Cu)中的一种或多种或者它们的合金形成，但是本公开不限于此。

垫片图案50可以由具有相对高的磁导率的磁性材料形成以提高电感，并且可以在内部电极图案22a和22b的内部形成以与位于具有内部电极图案22a和22b的介电层12上的内部电极图案22a和22b分隔开。

在这种情况下，为了减小所述层之间的台阶，内部电极图案22a和22b与垫片图案50可以具有彼此相同的厚度，但是本公开不限于此。内部电极图案22a和22b与垫片图案50可以根据需要而具有不同的厚度。

此外，根据需要，垫片图案50可以形成在第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b内部以与位于具有第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b的介电层12上的第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b分隔开。

同时，主体2的上表面和下表面可以设置有上覆盖层11a和下覆盖层11b，以保护主体2中的多个印刷的内部电极图案22a和22b与印刷的第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b。

通常，层叠电感器除了电感以外，还具有电容和电阻作为特性值。

此外，形成在层叠电感器中的多个内部电极图案可以存储外部传递的能量，但是，基于经过的时间，所存储的能量可以逐渐地被通过将多个内部电极图案彼此电连接而形成的螺旋线圈本身的内部电极图案之间的寄生电容和寄生电阻消耗。

在这种情况下，可以引入所谓的品质(Q)因数以确定损耗的程度。

在整个主体由磁性材料(诸如铁氧体)形成的情况下，可极大地提高电感器的电感值，使得自谐振频率(SRF)可以向如在等式1中所示的低频率移动。因此，该电感器可能会难以用作高频电感器。

在SRF中，Q值还可能受主体的磁性材料性能的影响，而不是受高频下的寄生电容的影响。

[等式1]

此外，在主体由介电材料形成并且不包括该示例性实施例的垫片图案的结构的情况下，所述结构变成开放的磁路结构，从而为了极大地提高电感值，应该增加堆叠的内部电极图案的数量。然而，这种内部电极图案的数量的增加导致除了增加Rdc和Rs以外，还可以增大寄生电容的影响，从而减小了Q值。

另一方面，在主体由介电材料形成并且由磁性材料形成的垫片图案在内部电极图案内部形成(如在本实施例中)的情况下，需要的电感值可以通过调节垫片图案的磁导率而不用增加线圈的匝数来获得，并且在维持Rdc和Rs的同时可以提高电感值和Q值。

在该示例性实施例中，垫片图案仅在内部电极图案内部形成，以维持开放的磁路结构。例如，当垫片图案被印刷在内部电极图案外部时，磁通量会密集地流向具有相对高的磁导率的垫片图案以增大电流密度，从而引起电流饱和与磁导率降低的现象的发生。

图3是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的Q值与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的Q值的比较结果的曲线图，图4是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的电感与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的电感的比较结果的曲线图，图5是示出根据相关技术的没有垫片图案的层叠电感器的Rs与根据本公开的示例性实施例的具有垫片图案的层叠电感器的Rs的比较结果的曲线图。

Q可以由Q＝xL/Rs(其中，xL表示线圈的电感容量，Rs表示AC电阻)表示。

参照图3至图5，可以理解的是，基于2.4GHz，在根据该示例性实施例的具有垫片图案50的层叠电感器中的Q值与根据相关技术的不具有垫片图案的层叠电感器的Q值提高了大约7.88％。

如图4和图5所示，在发明示例的情况下，AC电阻与比较示例的AC电阻相似，但是感抗与比较示例相比提高了大约7.23％而相对较高。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的层叠电感器的制造方法。这里，将利用与介电层的附图标记相同的附图标记12来描述片材。

首先，可以准备由包含电介质的材料形成的多个片材12。

根据本公开的实施例的堆叠的片材12的数量没有特别限制，并且可以根据使用层叠电感器的目的来确定。

然后，可以在各片材12上形成内部电极图案22a和22b。

此外，垫片可以利用诸如铁氧体浆料的磁性材料形成垫片图案，并且可以将垫片图案定位在内部电极图案22a和22b的内部以与位于具有内部电极图案的片材12上的内部电极图案22a和22b分隔开。

在这种情况下，内部电极图案可以沿着片材12的边缘形成以具有相对最大的开环形状。

另外，内部电极图案22a和22b可以由具有优良导电性的材料形成。例如，内部电极图案22a和22b可以利用诸如银(Ag)或铜(Cu)的导电材料或它们的合金形成，但是本公开不限于此。

此外，内部电极图案22a和22b或垫片图案50可以通过一般的方法形成，例如，通过从厚膜印刷方法、涂覆方法、沉积方法和溅射方法等中选择的一种方法形成，但是本公开不限于此。

此后，可以在两个片材12上形成分别具有暴露于片材12的两个端部表面的引线端子23a和23b的第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b。

在这种情况下，垫片图案50还可以通过印刷磁性材料(诸如铁氧体浆料)形成以定位在第一引线电极图案21a或第二引线电极图案21b内部，并且可以与其上形成有第一引线电极图案21a或第二引线电极图案21b的片材12上的第一引线电极图案21a或第二引线电极图案21b分隔开。

另外，除了在形成有引线端子23a和23b的区域中之外，可以沿着片材12的边缘形成第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b以具有相对最大的开环形状。

此外，第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以由具有优良导电性的材料形成。例如，内部电极图案22a和22b可以利用诸如银(Ag)、铜(Cu)的导电材料或它们的合金形成，但是本公开不限于此。

此外，第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以通过一般的方法形成，例如通过从厚膜印刷方法、涂覆方法、沉积方法和溅射方法等中选择的一种方法形成，但是本公开不限于此。

可以在如上所述制造的各片材12中形成导电通孔。

可以通过在片材12中形成通过孔并且用导电糊等填充所述通过孔来形成导电通孔30。

导电糊可以由具有优良导电性的材料形成，可以包括银(Ag)、银-钯(Ag-Pd)、镍(Ni)或铜(Cu)中的一种，或者可以包括它们的合金中的一种，但是本公开不限于此。

然后，可以将其上形成有内部电极图案22a和22b的多个片材12堆叠在其上形成有第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b的片材12之间，以使形成在彼此相邻的片材12中的导电通孔彼此接触。因此，可以形成堆叠体。在堆叠体中，多个内部电极图案22a和22b与第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b可以彼此电连接以形成一体的线圈，例如，线圈部件20。

在这种情况下，可以通过分别在堆叠体的上表面或下表面上堆叠至少一个上覆盖片或下覆盖片或者印刷与构造堆叠体的片材12的材料相同的材料的糊至预定的厚度来形成上覆盖层11a或下覆盖层11b。

接着，可以烧结堆叠体，从而形成主体10。

此后，可以在主体10的两个端部表面上形成第一外部电极41和第二外部电极42，以分别电连接到第一引线电极图案21a和第二引线电极图案21b。

根据该示例性实施例的第一外部电极41和第二外部电极42可以由具有优良导电性的材料形成。例如，第一外部电极41和第二外部电极42可以利用诸如银(Ag)、铜(Cu)的导电材料或它们的合金形成，但是本公开不限于此。

另外，还可以根据需要通过用镍(Ni)或锡(Sn)镀覆表面而在第一外部电极41和第二外部电极42的表面上形成镀层。

在这种情况下，第一外部电极41和第二外部电极42可以通过一般的方法形成，例如通过从厚膜印刷方法、涂覆方法、沉积方法和溅射方法等中选择的一种方法形成，但是本公开不限于此。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，由磁性材料形成的垫片图案可以形成在由介电材料形成的主体的线圈的内侧中，以通过提高电感并维持Rdc和Rs在预定水平来改善Q因数，从而改善层叠电感器的噪声去除特性或电效率。

虽然以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在不脱离由权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下可以进行修改和变型。

Claims (10)

1.一种层叠电感器，所述层叠电感器包括：

主体，多个介电层堆叠在主体中；

第一外部电极和第二外部电极，形成在主体的两个端部表面上；

多个内部电极图案，形成在介电层上并且通过导电通孔相互连接；

第一引线电极图案和第二引线电极图案，形成在介电层上，通过导电通孔连接到内部电极图案，并且暴露于主体的两个端部表面以分别电连接到第一外部电极和第二外部电极；以及

垫片图案，利用磁性材料形成，并且在具有内部电极图案的介电层上与内部电极图案分隔开地形成在内部电极图案的内部，

其中，第一引线电极图案和第二引线电极图案沿着介电层的边缘形成以具有相对最大的开环形状。

2.根据权利要求1所述的层叠电感器，其中，垫片图案在具有第一引线电极图案和第二引线电极图案的介电层上形成在第一引线电极图案和第二引线电极图案的内部。

3.根据权利要求1所述的层叠电感器，其中，内部电极图案沿着介电层的边缘形成以具有相对最大的开环形状。

4.根据权利要求1所述的层叠电感器，其中，内部电极图案和垫片图案形成为具有彼此相同的厚度。

5.根据权利要求1所述的层叠电感器，其中，内部电极图案和垫片图案形成为具有不同的厚度。

6.根据权利要求1所述的层叠电感器，所述层叠电感器还包括形成在主体的上表面上的上覆盖层或形成在主体的下表面上的下覆盖层。

7.一种层叠电感器的制造方法，所述制造方法包括：

准备由包含电介质的材料形成的多个片材；

在所述片材上形成内部电极图案；

利用磁性材料形成垫片图案，以被定位在内部电极图案的内部并且与位于具有内部电极图案的片材上的内部电极图案分隔开；

在形成有内部电极图案的片材中形成导电通孔；

通过将形成有内部电极图案的片材堆叠来形成堆叠体，以使形成在相邻的片材中的导电通孔彼此接触以形成线圈部件；以及

烧结所述堆叠体以形成主体，

其中，所述片材中的两个片材包括在其上形成为暴露于对应片材的一个端部表面的第一引线电极图案和第二引线电极图案，

第一引线电极图案和第二引线电极图案通过导电通孔连接到内部电极图案，以及

所述主体包括形成在主体的两个端部表面上以连接到第一引线电极图案和第二引线电极图案的第一外部电极和第二外部电极，

其中，第一引线电极图案和第二引线电极图案沿着片材的边缘形成以具有相对最大的开环形状。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，内部电极图案沿着片材的边缘形成以具有相对最大的开环形状。

9.根据权利要求7所述的制造方法，其中，垫片图案利用磁性材料形成，并且形成在第一引线电极图案和第二引线电极图案的内部，以与位于具有第一引线电极图案和第二引线电极图案的片材上的第一引线电极图案和第二引线电极图案分隔开。

10.根据权利要求7所述的制造方法，所述制造方法还包括在堆叠体的上表面或下表面上堆叠由包含电介质的材料形成的多个片材。