CN105097185A - 多层电子元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多层电子元件及其制造方法，该多层电子元件包括：包括多个磁性层的磁性体；设置在所述磁性体中的内部线圈部件，多个内部线圈图案形成在彼此电连接的多个磁性层上；以及设置在所述磁性体的端面上并且与所述内部线圈部件相连的外部电极，其中，在多个内部线圈图案之间，包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案包括在所述内部线圈图案上的防氧化部件，并且所述防氧化部件具有约3％至25％的孔隙率。该多层电子元件能够防止因内部线圈部件氧化等原因引起的导电性降低，即使当烧结过程是在弱还原气氛下进行的。

Description

多层电子元件及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0054422的优先权，该韩国专利申请的全部内容并入本申请中作为参考。

背景技术

本发明涉及一种多层电子元件及其制造方法。

感应器，一种电子元件，是配置有电子线路、电阻器和电容器以消除噪音的典型的无源元件。它与电容器以电磁作用结合以形成谐振电路，能够在特定频带、过滤器等中放大信号。

近来，由于微型化和高功能化的电子设备的需求，电力消耗增加。与电力消耗增加相一致，电子设备的电源电路中使用的电源管理集成电路(PMIC)或者直流-直流变换器具有高的开关频率，输出电流增加，因此，用于稳定电源管理集成电路或者直流-直流变换器的电源感应器越来越多地被使用。

在这样的趋势下，随着直流-直流变换器电路中电源感应器的使用，以金属丝缠绕在金属基磁性材料部分的缠绕式感应器已经被普遍使用，但是这种感应器有小型化的基本限制。因此，近来，多层感应器已经越来越多地替代缠绕式感应器而被使用。

所述多层感应器通过在磁性片上印刷内部导体和进行一系列的如冲孔、堆叠、烧结等过程进行制造。

在此，在为了防止内部导体氧化的热处理烧结过程是在如N₂、H₂等的还原氛围下进行的情况下，会产生由于作为磁性材料的铁氧体的还原引起的磁性减弱的问题。因此，铁氧体多层感应器需要在例如Ni/NiO平衡氧分压的弱还原气氛下进行烧结。

然而，在上文所描述的烧结过程是在弱还原气氛下进行以防止铁氧体的还原引起的磁性减弱的问题的情况下，内部线圈的引出部分仍接触氧气，以至于发生氧化反应而且导电性可能减弱。

特别地，为了降低制造成本，用于内部线圈的昂贵的银(Ag)被便宜的铜(Cu)所取代。由于铜(Cu)相对于银(Ag)更易于氧化，为了将用于内部线圈的银替代为铜(Cu)，内部线圈在弱还原气氛下的氧化问题需要得到解决。

[相关技术文件]

韩国专利公开号KR2011-0128554

发明内容

本发明的一个方面提供了一种多层电子元件以及所述多层电子元件的制造方法。该多层电子元件能够防止因为例如内部线圈部件氧化原因造成的导电性降低等问题的发生，即使当烧结过程是在弱还原气氛下进行的。

根据本发明的一个方面，一种多层电子元件可以包括：通过堆叠多个磁性层形成的磁性体；通过彼此电连接在所述多个磁性层上形成的多个内部线圈图案在所述磁性体中形成的内部线圈部件；以及形成于所述磁性体端面上并且与所述内部线圈部件相连的外部电极，其中，在多个内部线圈图案之间，包括内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案配有形成在所述内部线圈图案上的防氧化部件，并且所述防氧化部件具有3％至25％的孔隙率。

在所述内部线圈部件中，所述防氧化部件可以只形成于所述内部线圈图案的部分区域中，其中设置有所述内部线圈图案的引出部分。

所述防氧化部件可以形成于包括所述内部线圈部件的引出部分的所述内部线圈图案的整体上。

所述防氧化部件的孔隙率可以比没有形成所述防氧化部件的所述内部线圈图案的孔隙率大3％至25％。

所述防氧化部件可以具有0.3μm至15μm的孔径。

所述内部线圈部件可以含有铜(Cu)。

所述磁性体可以含有选自由锰-锌基铁氧体、镍-锌基铁氧体、镍-锌-铜基铁氧体，锰-镁基铁氧体，钡基铁氧体和锂基铁氧体组成的组中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，制造多层电子元件的方法可以包括：制备多个磁性片；在所述磁性片上形成内部线圈图案；在所述磁性片上形成内部线圈图案；将上面形成有所述内部线圈图案的所述磁性片堆叠，以形成具有内部线圈部件的磁性体，并进行烧结过程；以及形成连接到在烧结的磁性体的端面上的所述内部线圈部件的引出部分的外部电极，其中，在所述内部线圈图案中，包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案配有在所述内部线圈图案上形成的防氧化部件。

所述防氧化部件只形成于所述内部线圈图案的部分区域中，在其中设置有所述内部线圈部件的所述引出部分。

所述防氧化部件可以形成在包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案的整体之上。

所述内部线圈图案可以使用含有铜(Cu)的导电胶形成。

所述防氧化部件可以使用导电胶形成，所述导电胶含有选自由铜(Cu)和碳、石墨烯、氮化硼(BN)和氢硫化钠(NaHS)组成的组中的一种或多种还原剂。

形成所述防氧化部件的所述导电胶可以含有0.1重量％至30重量％的还原剂。

所述还原剂可以通过进行烧结过程中热解而形成所述防氧化部件中的孔。

所述防氧化部件可以具有3％至25％的孔隙率。

所述磁性体可以含有选自由锰-锌基铁氧体、镍-锌基铁氧体、镍-锌-铜基铁氧体、锰-镁基铁氧体、钡基铁氧体和锂基铁氧体组成的组中的一种或多种。

所述烧结过程可以在850℃至1100℃下进行。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其它方面、特征以及其它优点将会更加清楚地得到理解，其中：

图1是根据本发明的一种示例性实施方式的多层电子元件的透视图；

图2是沿图1的A-A’线的剖视图；

图3是根据本发明图2的示例性实施方式的多层电子元件的分解透视图；

图4是根据本发明的一种示例性实施方式的多层电子元件的剖视图；

图5是根据本发明图4的示例性实施方式的多层电子元件的分解透视图；

图6是根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的制造方法的流程图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的实施方式。

然而，本发明可以用许多不同方式例示，且不应解释为被限制于本发明所述的具体实施方式。另外，这些实施方式的提供使得本发明是彻底和完整的，并且能充分传达本发明的范围给本领域技术人员。

在图中，元件的形状和尺寸可以被放大以清楚，且相同的参考数字将被贯穿使用以指定相同或类似的元件。

多层电子元件

在下文中将描述根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件。尽管多层感应器将被详细描述，但本发明并不限于此。

图1是根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的透视图；图2是沿图1的A-A’线的剖视图。

参考图1和图2，根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件100可以包括磁性体110、内部线圈部件120和外部电极130。

所述磁性体110可以通过堆叠多个磁性层形成。形成所述磁性体110的所述多个磁性层可以在烧结状态下，并且相邻的磁性层可以结合以至于不使用扫描电子显微镜(SEM)难以确认其中的边界。

所述磁性体110可以为六面体。六面体的方向将被定义以清楚地描述本发明的示例性实施方式。图1所示的L、W和T分别指示长度方向、宽度方向和厚度方向。

所述磁性体可以含有已知的铁氧体，例如锰-锌基铁氧体、镍-锌基铁氧体、镍-锌-铜基铁氧体、锰-镁基铁氧体、钡基铁氧体和锂基铁氧体等。

所述内部线圈部件120可以包括通过将含有导电金属的导电胶印刷到形成所述磁性体110的多层磁性层上至预定的厚度而形成的内部线圈图案121。

通孔(via)可以在具有印刷在其预定位置上的内部线圈图案121的各个磁性层中而形成，并且形成在所述各个磁性层上的内部线圈图案121可以通过通孔彼此电连接因而形成线圈。

形成内部线圈图案121的所述导电金属没有特别的限定，只要金属具有良好的导电性，例如，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)或铂(Pt)等，这些金属可以单独或以组合的形式被使用。当同时考虑到提高导电性和降低生产成本时，铜(Cu)作为导电金属可以被适合地使用。

防氧化部件125可以形成于所述内部线圈图案121上，所述内部线圈图案121包括在形成内部线圈部件120的多个所述内部线圈图案121之间的所述内部线圈部件120的引出部分123。

当在弱还原气氛下进行热处理烧结过程时，暴露在外面的所述内部线圈部件120的引出部分123可以被氧化而导电性降低。详细地说，在所述内部线圈部件120是用铜(Cu)形成的情况下，所述内部线圈部件可以相对更容易被氧化。

因此，根据本发明的示例性实施方式，所述防氧化部件125是在包括所述内部线圈部件120的所述引出部分123的所述内部线圈图案121上形成的，以至于即使当烧结过程是在弱还原气氛下进行的，由于所述内部线圈部件120氧化引起的导电性降低可以被避免。所述防氧化部件125可以通过添加一种或多种还原剂到含有导电金属的导电胶中并印刷所述导电胶形成，所述还原剂选自由碳、石墨烯、氮化硼(BN)和硫氢化钠(NaHS)组成的组中的一种或多种。所述还原剂可以在烧结过程中热解而形成孔。因此，所述防氧化部件125可以具有3％至25％的孔隙率。

所述孔隙率可以通过透射性电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等测量。在使用电子显微镜的情况下，所述防氧化部件125的孔隙率可以通过使用电子显微镜扫描其中的横截面和解释捕获的图像来测定。另外，在孔径小于100nm的情况下，所述孔隙率可以通过用超级切片、离子铣削等方法制备用于测量孔的薄片样品，并用TEM观察薄片样品。在所述防氧化部件125的孔隙率小于3％的情况下，用于防止内部线圈部件120的氧化的还原剂是不够的，以至于所述内部线圈部件120的引出部分123可以被氧化且导电性降低，而在其孔隙率大于25％的情况下，电阻值会增加。

所述防氧化部件125的孔隙率可以比没有形成所述防氧化部件125的所述内部线圈图案121大3％至25％。

形成于防氧化部件125中的孔可以具有0.3μm至15μm的孔径。

图3是根据本发明图2的示例性实施方式的所述多层电子元件的分解透视图。

参考图3，所述防氧化部件125可以形成在包括所述内线圈部件120的引出部分123的所述内部线圈图案的整体上。例如，所述防氧化部件125可以形成在包括所述引出部分123的所述内部线圈部件120的最上层和最下层的所述内部线圈图案上。图4是根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的剖视图；而图5是根据本发明图4的所述实施方式的多层电子元件的分解透视图。

参考图4和图5，所述防氧化部件125可以只形成于所述内部线圈图案的部分区域中，其中，在所述内部线圈部件中，设置有所述内部线圈图案的引出部分。

所述防氧化部件125可以只形成于所述内部线圈图案的部分区域中，其中将被暴露在外面的所述内部线圈图案121的引出部分123设置于在内部线圈部件120中的所述线圈图案121之间，从而防止所述内部线圈部件120的氧化，并且由于防氧化部件125的形成，显著地降低了电阻的增加。

所述外部电极130可以形成于所述磁性体110的两个端面上，以便与暴露于所述磁性体110两个端面的所述内部线圈部件120的引出部分123相连。

所述外部电极130可以形成在所述磁性体110的长度方向的两个端面上，并可以在其厚度方向延伸到所述磁性体110的上表面和下表面，和/或在其宽度方向上的两个侧面。

所述外部电极130可以含有具有良好导电性的金属，例如，所述外部电极130可以使用镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等中的一种或其合金等来形成。

多层电子元件的制造方法

图6是根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件制造方法的流程图。

参考图6，可以首先制备多层磁性片111’。

制备所述磁性片111’所使用的磁性材料没有特定的限制。例如，已知的铁氧体粉末，如锰-锌基铁氧体，镍-锌基铁氧体，镍-锌-铜基铁氧体，锰-镁基铁氧体，钡基铁氧体和锂基铁氧体都可以被用来作为制备所述磁性片111’所用的所述磁性材料。

所述多层磁性片111’可以通过将所述磁性材料和有机材料混合得到的浆液涂覆于载体膜上并且进行干燥过程而制备。

然后，内部线圈图案121可以形成在所述磁性片111’上。

所述内部线圈图案121可以通过用印刷等方法将含有导电金属的导电胶涂覆于磁性片111’上所形成。所述导体胶的印刷方法的例子可以包括丝网印刷法(screenprintingmethod)、凹版印刷法(gravureprintingmethod)等，但是本发明并不限于此。

所述导电金属没有特别的限定，只要金属具有良好的导电性，例如，所述导电金属可以是银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)或铂(Pt)等中的一种或合金等。当同时考虑到增加导电性和降低生产成本时，铜(Cu)可以被使用。

在此，所述防氧化部件125可以形成于所述内部线圈图案121上，所述线圈图案121包括在形成于多个磁性片111’上的多个所述内部线圈图案121之间的所述内部线圈部件120的引出部分123。

当在弱还原气氛下进行热处理烧结过程时，暴露在外面的内部线圈部件120的引出部分123可以被氧化以降低导电性。详细地说，当所述内部线圈部件120是由铜(Cu)形成的时，所述内部线圈部件可以相对更容易被氧化。

因此，根据本发明的示例性实施方式，所述防氧化部件125是在包括所述内部线圈部件120的引出部分123的所述内部线圈图案121上形成的，以至于甚至当烧结过程是在弱还原气氛下进行时，由于所述内部线圈部件120氧化引起的导电性降低可以被避免。

所述防氧化部件125可以通过添加一种或多种还原剂到含有导电金属的导电胶中并印刷所述导电胶形成，所述还原剂选自由碳、石墨烯、氮化硼(BN)和硫氢化钠(NaHS)组成的组中的一种或多种。

形成所述防氧化部件125的所述导电胶可以包括0.1重量％至30重量％的还原剂。

在所述还原剂的含量小于0.1重量％的情况下，用于防止所述内部线圈部件120氧化的还原剂是不够的，以至于所述内部线圈部件120的引出部分123可以被氧化且导电性降低，而在还原剂大于30重量％的情况下，电阻值会增加。

所述防氧化部件125可以形成于包括所述内线圈部件120的引出部分123的所述内部线圈图案的整体上。例如，所述防氧化部件125可以形成在包括所述引出部分123的所述内部线圈部件120的最上层和最下层的所述内部线圈图案上。

同时，在所述内部线圈图案121包括在所述内部线圈部件120中的引出部分123的情况下，所述防氧化部件125可以只形成在所述线圈图案121的部分区域中，其中设置有所述内部线圈图案121的引出部分123。

所述防氧化部件125可以只形成于所述内部线圈图案121的部分区域中，其中所述内部线圈图案121的引出部分123设置于所述线圈图案121之间以被暴露在外面，从而防止所述内部线圈部件120的氧化，并且显著地降低了由于防氧化部件125的形成造成的电阻的增加。

然后，其中包括所述内部线圈部件120的所述磁性体110可以通过堆叠具有形成在其中的所述内部线圈图案121和所述防氧化部件125的所述磁性片，然后进行烧结过程而形成。

在此，当在还原气氛下烧结具有含有铁氧体的堆叠的磁性片111’的所述磁性体110的情况下，由于磁性会因为铁氧体的还原而减弱，因此所述含有铁氧体的磁性体110可以在弱还原气氛下被烧结。烧结温度可以在850℃至1100℃之间的范围内。

在所述烧结过程中，在所述防氧化部件125中的所述还原剂会被热解而形成孔。因此，所述防氧化部件125可以具有3％至25％的孔隙率。

然后，与所述内部线圈部件120的引出部分123相连的外部电极130可以形成在所述烧结的磁性体的端面上。

所述外部电极130可以使用含有具有良好导电性的金属的导电胶形成，所述导电胶可以含有镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、或银(Ag)等中的一种或其合金等。所述外部电极130可以通过浸渍等方法形成，也可以根据所述外部电极130的形状采用印刷方法。

在此省略其他与根据本发明上述实施方式的上述多层电子元件相同的性质。

根据本发明的实施方式，产生的问题如由于内部线圈部件的氧化等原因造成的导电性的降低，可以被避免，即使当烧结过程是在弱还原气氛下进行的。

另外，由于烧结过程是在弱还原气氛下进行的，铁氧体还原引起的磁性降低可以被避免以及由于形成内部线圈部件的材料被替代为便宜的铜(Cu)的原因，生产成本可以被降低。

虽然已经结合实施方式示出且描述了本发明，但是在不偏离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，对本领技术人员来说可以做出的修改和变化是显而易见的。

Claims (17)

1.一种多层电子元件，包括：

包括多个磁性层的磁性体；

设置在所述磁性体中的内部线圈部件，多个内部线圈图案形成在彼此电连接的多个磁性层上；以及

设置在所述磁性体的端面上并且与所述内部线圈部件相连的外部电极，

其中，在多个内部线圈图案之间，包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案包括在所述内部线圈图案上的防氧化部件，并且所述防氧化部件具有约3％至25％的孔隙率。

2.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，在所述内部线圈部件中，所述防氧化部件只形成于所述内部线圈图案的部分区域中，其中设置有所述内部线圈图案的所述引出部分。

3.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，所述防氧化部件形成在包括所述内部线圈部件的所述引出部分的所述内部线圈图案的整体上。

4.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，所述防氧化部件的孔隙率比没有形成所述防氧化部件的所述内部线圈图案的孔隙率大3％至25％。

5.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，所述防氧化部件具有0.3μm至15μm的孔径。

6.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，所述内部线圈部件含有铜(Cu)。

7.根据权利要求1所述的多层电子元件，其中，所述磁性体含有选自由锰-锌基铁氧体、镍-锌基铁氧体、镍-锌-铜基铁氧体、锰-镁基铁氧体、钡基铁氧体和锂基铁氧体组成的组中的一种或多种。

8.一种制造多层电子元件的方法，所述方法包括：

制备多个磁性片；

在所述磁性片上形成内部线圈图案；

将上面形成有内部线圈图案的磁性片堆叠，以形成具有内部线圈部件的磁性体，并进行烧结过程；以及

形成连接到在烧结的磁性体的端面上的内部线圈部件的引出部分的外部电极，

其中，在所述内部线圈图案中，包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案配有形成在所述内部线圈图案上的防氧化部件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述防氧化部件只形成在所述内部线圈图案的部分区域中，在其中设置有所述内部线圈部件的所述引出部分。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述防氧化部件形成在包括所述内部线圈部件的引出部分的内部线圈图案的整体上。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，使用含有铜(Cu)的导电胶形成所述内部线圈图案。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，使用导电胶形成所述防氧化部件，所述导电胶含有选自由铜(Cu)和碳、石墨烯、氮化硼(BN)和氢硫化钠(NaHS)组成的组中的一种或多种还原剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述防氧化部件的所述导电胶含有0.1重量％至30重量％的还原剂。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述还原剂通过进行烧结过程中热解，以形成所述防氧化部件中的孔。

15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述防氧化部件具有3％至25％的孔隙率。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述磁性体含有选自由锰-锌基铁氧体、镍-锌基铁氧体、镍-锌-铜基铁氧体、锰-镁基铁氧体、钡基铁氧体和锂基铁氧体组成的组中的一种或多种。

17.根据权利要求8所述的方法，其中，所述烧结过程在850℃至1100℃下进行。