CN1698143A - 单片陶瓷电子元件及其生产方法和层叠线圈元件 - Google Patents
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Abstract
一种层叠线圈元件(1)，包括具有多个导电线圈图案(9)，导电引线图案(11)，以及连接夹层的通孔(7)的内部生陶瓷片(13)；具有连接夹层的通孔(7)的内部生陶瓷片(15)；具有多个导电线圈图案(10)和导电引线图案(11)的内部生陶瓷片(14)；外部生陶瓷片(16)；等。外层包括三个或更多个厚度小于内部生陶瓷片(13)～(15)的厚度的外部生陶瓷片(16)。
Description
技术领域
本发明涉及单片陶瓷电子元件，层叠线圈元件，以及生产单片陶瓷电子元件的方法。
背景技术
作为已知的单片陶瓷电子元件元件，例如，日本未审查专利申请公开号2002-252117公开了层叠线圈元件。如图6所示，层叠线圈元件201包括具有安置在各自对应表面的导电线圈图案209和210的内部生陶瓷片213和214；具有连接夹层的通孔207的内部陶瓷生片215；外部生陶瓷片216；等。通常，内部生陶瓷片213和215以及外部生陶瓷片216具有相等的厚度。
这些生陶瓷片213到216层叠在一起并压实形成图7所示的层合物221。然后烧结该层合物221，形成输入-输出外部电极222和223。
该导电线圈图案209和210是穿过连接夹层的通孔207而串联电连接在一起，在层合物221内部形成螺旋线圈L10。该层叠线圈元件201包括线圈轴与层合物221的层叠方向正交的螺旋线圈L10，以及与螺旋线圈L10两端都电连接且位于层合物221左侧和右侧的输入-输出外部电极222和223。因此，层叠线圈元件201指的是“垂直层叠和水平缠绕”的线圈元件。
而且，日本未审查专利申请公开号2002-134355，公开了一种层叠电子元件，其包括厚的外部生陶瓷片以形成具有预定厚度且片数量最小的外层。
通常，在单片陶瓷电子元件的输入-输出外部电极表面电镀有如用于改善可焊性等的Ni和Sn。
然而，当在层叠线圈元件201上的输入-输出外部电极222和223被电镀有如Ni和Sn时，异常的Ni或Sn电镀析出有时出现在层叠线圈元件201的不需要的位置上。具体地，如图8所示，在与作为内部电极的导电线圈图案209和210相邻接的层合物221的表面上沉积了不期望的电镀膜230。
电镀的异常析出的原因是在层合物221与导电线圈图案209和210的表面之间的低绝缘电阻。因而，为防止电镀的异常析出，包括外部生陶瓷片216的外层的厚度设定为150μm或更大，以便增加绝缘电阻。
然而，当元件为小尺寸时，螺旋线圈L10的直径必须最大化以得到高阻抗。换句话说，具有连接夹层的通孔207的内部陶瓷生片215的数量必须最大化，而外层必须最小化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种小的单片陶瓷电子元件，一种层叠线圈元件，以及生产能够防止电镀的异常析出的单片陶瓷电子元件的方法。
为获得该目的，本发明的单片陶瓷电子元件包括：
(a)包括多个内部陶瓷层和多个内部电极的装置部分；和
(b)每个都包括多个外部陶瓷层并位于装置部分的顶面和底面的外层部分，
且其特征在于：
(c)每个外层部分都包括三个或更多个外部陶瓷层，以及每个外层部分的厚度都小于内部陶瓷层的厚度。
而且，本发明的层叠线圈元件包括：
(d)包括多个内部陶瓷层和多个线圈导体的线圈部分；
(e)通过电连接到线圈导体在线圈部分形成的线圈；和
(f)每个都包括多个外部陶瓷层并位于线圈部分顶面和底面的外层部分，
并且其特征在于：
(g)每个外层部分都包括三个或更多个外部陶瓷层，以及每个外层部分的厚度都小于内部陶瓷层的厚度。
在外部陶瓷层的界面之间的绝缘电阻在外层中高，这是由于杂质分离或材料部分离析在外部陶瓷层的表面上以使表面的绝缘电阻增加的缘故。据此，即使如果外部陶瓷层薄，三个或更多个外部陶瓷层的叠合也可以获得高绝缘电阻，足以满足实际应用。
包含作为杂质的氯、硫和钠中的至少一种的陶瓷材料，或包含作为用于改善陶瓷性质的添加剂的氯、硫、和钠中的至少一种的陶瓷材料优选用作外部陶瓷层材料。
此外，生产本发明的单片陶瓷电阻元件的方法包括步骤如下：
(h)在内部陶瓷片的表面上形成内部电极；
(i)通过将装置部分以及位于装置部分顶面和底面的外层部分压实而形成陶瓷层叠，所述装置部分包括多个内部陶瓷片，所述外层部分的每一个都包括三个或更多个具有厚度小于内部陶瓷片厚度的外部陶瓷片；和
(j)在陶瓷层叠上形成外部电极。
因此，根据本发明，因为外层包括三个或更多个具有厚度小于内部陶瓷片厚度的外部陶瓷片，所以可以获得没有电镀的异常析出的薄-剖面(low-profile)单片陶瓷电子元件。
附图说明
图1是说明本发明层叠线圈元件的第一个具体实施方案的分解透视图；
图2是图1所示的层叠线圈元件的示意透视图；
图3是说明电镀的异常析出发生率的曲线图；
图4是说明本发明的层叠线圈元件的第二个具体实施方案的分解透视图；
图5是图4所示的层叠线圈元件的示意透视图；
图6是说明已知层叠线圈元件的分解透视图；
图7是如图6所示的层叠线圈元件的示意透视图；和
图8是说明在图6示出的层叠线圈元件上电镀的异常析出的示意透视图。
具体实施例
本发明的单片陶瓷电子元件，层叠线圈元件以及生产单片陶瓷电子元件的方法的具体实施方案将在下面参考附图进行描述。
[第一个具体实施方案，见图1～图3]
如图1所示，层叠线圈元件1为包括具有多个导电线圈图案9，导电引线图案11，和连接夹层的通孔7的内部陶瓷生片13；具有连接夹层的通孔7的内部陶瓷生片15；具有多个导电线圈图案10和导电引线图案11的内部陶瓷生片14；外部生陶瓷片16；等。
每个陶瓷生片13到16都通过裹上一种粘结剂和Fe-Ni-Cu基的铁氧体(ferrite)粉末或由刮刀方法处理的介电粉末等的复合物而形成。导电线圈图案9和10，以及导电引线图案11包括，例如Ag，Pd，Cu，Au或它们的合金，并且通过丝网印刷术等方式形成。连接夹层的通孔7通过激光束等形成，并填充有包括例如Ag，Pd，Cu，Au或它们的合金的导电膏状物，所述导电膏状物用于形成线圈导体。
导电线圈图案9和导电线圈图案10分别平行地位于片13和14上。连接夹层的通孔7具有多个中心轴，这些中心轴沿着片13到16的层叠方向延伸，并连接在一起。通过将导电线圈图案9的末端与导电线圈图案10的末端穿过连接夹层的通孔7电连接，导电线圈图案9和导电线圈图案10交替地且电串联连接以形成螺旋线圈L1。
螺旋线圈L1的两端都电连接到这些导电引线图案11。这些导电引线图案11分别暴露于片13和14的左侧和右侧。
片13到16层叠在一起，并且被压实，然后整个烧结形成如图2所示的矩形平行六面体层合物21。输入-输出外部电极22和23在层合物21的左侧和右侧形成。该外部电极22和23通过涂敷烘焙、溅射、气相沉积、等方式形成。该外部电极22和23连接对应的导电引线图案11。此外，该外部电极22和23的表面电镀有，例如用于改善可焊性等的Ni和Sn。
具有上述结构的层叠线圈元件1包括层合物21，以及具有正交于层合物的层叠方向的线圈轴的螺旋线圈L1位于层合物21内。输入-输出外部电极22和23电连接到螺旋线圈L1的两端，并位于层叠线圈元件1的左侧和右侧。因此，层叠线圈元件1指的是“垂直层叠和水平缠绕”的线圈元件。
层叠线圈元件1的原型通过改变外部生陶瓷片16的厚度和数量形成。该层叠线圈元件1的尺寸为1.6mm长，0.8mm宽。沿着形成线圈部分的内部生陶瓷片13到15的层叠方向的厚度T1为600μm。
为每个层叠线圈元件1的原型测定电镀的异常析出发生率。图3示出试验结果。根据该图，即使外层的厚度T2是相同的，电镀的异常析出发生率也通过层叠多个薄的外部生陶瓷片16(将其中层叠两个50μm厚外部生陶瓷片的情况，与只具有一个100μm厚外部生陶瓷片的情况相比较)而降低。这是因为，在外部生陶瓷片16烧结时出现杂质在表面分离或材料的部分离析导致了表面上的绝缘电阻增加。
因此，即使外部生陶瓷片是薄的，外部生陶瓷片的层合物也可以达到界面高绝缘电阻，其足以实际应用。当每个具有25μm厚度的三个外部生陶瓷片层叠在一起以及当每个厚度为50μm的三个外部生陶瓷片层叠在一起时，没有出现电镀的异常析出。
换句话说，在层合物21和导电线圈图案9和10的表面之间的绝缘电阻并不是必须与外层厚度T2成比例。当三个或更多个外部生陶瓷片16被层叠一起时，即使外层生陶瓷片16是薄的，也可以获得高绝缘电阻。因此，具有比图6示出的已知层叠线圈元件201有更薄剖面的层叠线圈元件1可以通过层叠三个或更多个具有厚度小于内部生陶瓷片13到15厚度的外部生陶瓷片16而形成。在该层叠线圈元件1中没有观察到电镀的异常析出。
为了在外部生陶瓷片16的表面上获得更高的绝缘电阻，含有杂质的陶瓷材料或含有作为用于改善某一性质的添加剂的氯、硫和钠中的至少一种的陶瓷材料可以用作外部生陶瓷片16的材料。
例如，当用于外部陶瓷生片16的材料含有10～600ppm的氯或硫作为杂质时，该外部生陶瓷片16在烧结后含有5～150ppm的氯或硫(杂质)。当含有30～120ppm钠时，该外部生陶瓷片16在烧结后含有5～100ppm的钠(杂质)。这些杂质在烧结后在外部生陶瓷片16表面上离析，以增加绝缘电阻。
[第二个具体实施方案，见图4～图5]
如图4所示，根据第二个具体实施方案的层叠线圈元件101包括具有导电线圈图案105和连接夹层的通孔104的内部生陶瓷片106；具有引线通孔107的外部生陶瓷片109；等。该片106和109层叠在一起并压实形成层合物110(图5示出)。该层合物110然后烧结，并形成输入-输出外部电极111和112。
导电线圈图案105穿过连接夹层的通孔104电串联连接，从而在层合物110内形成螺旋线圈L10。层叠线圈元件101包括具有平行于层合物110的层叠方向的线圈轴的螺旋线圈L10，以及与螺旋线圈L10两端都电连接并位于层合物110左侧和右侧的输入-输出外部电极111和112。因此，层叠线圈元件101指的是“垂直层叠和垂直缠绕”的线圈元件。
该层叠线圈元件101具有由层叠三个或更多个厚度小于内部生陶瓷片106的外部生陶瓷片109而形成的外层。因此，可以制备没有电镀的异常析出的薄-剖面的层叠线圈元件101。
[其它具体实施方案]
本发明并不限于上述的具体实施方案，可以使用在本发明的范围内的各种改进。
除了层叠线圈元件外，单片陶瓷电子元件包括层叠阻抗元件，层叠LC过滤器，多层电容器，层叠变压器，等。
该层叠线圈元件可以为“水平层叠和水平缠绕”类型，它具有在图4示出的结构的层合物110的顶面和底面形成的输入-输出外部电极111和112，并且使用时是横倒着放置的。
在上述具体实施方案中，这些元件单独生产。然而，包括多个层叠线圈元件的母体层叠块可以规模生产。此外，在上述具体实施方案中，层叠线圈元件的尺寸为1.6mm×0.8mm。然而，采用具有不同尺寸的线圈元件也可以获得同样的效果。
生产单片陶瓷电子元件的方法并不必须包括层叠具有导电图案和通孔的陶瓷片的步骤，以及完整烧结片的后续步骤。单片陶瓷电阻元件可以通过下列步骤生产：通过如印刷法施用陶瓷膏状物而形成陶瓷层。导电膏状物施用到陶瓷层上形成导电图案和通孔。将陶瓷膏状物施用到陶瓷上形成其它陶瓷层。用这种方式，可以通过交替重复涂敷制备多层陶瓷电阻元件。
工业应用性
如上所述，本发明涉及单片陶瓷电子元件，层叠线圈元件，以及生产单片陶瓷电子元件的方法。本发明具有防止电镀的异常析出的特殊优点，以及减小元件剖面厚度的特殊优点。
Claims (6)
1.一种单片陶瓷电子元件，包括：
含有多个内部陶瓷层和多个内部电极的装置部分；和
每个包括多个外部陶瓷层并放置于所述装置部分的顶面和底面上的外层部分，其中每个所述外层部分都包括三个或更多个外部陶瓷层，以及每个所述外层部分的厚度都小于内部陶瓷层的厚度。
2.如权利要求1所述的单片陶瓷电子元件，其中所述外部陶瓷层包括含有氯、硫和钠中的至少一种的陶瓷材料。
3.一种层叠线圈元件，包括：
含有多个内部陶瓷层和多个线圈导体的线圈部分；
在通过电连接所述线圈导体而在所述线圈部分形成的线圈；和
每个都包括多个外部陶瓷层并放置在所述线圈部分的顶面和底面上的外层部分，其中每个所述的外层部分都包括三个或更多个外部陶瓷层，以及每个所述外层部分的厚度都小于内部陶瓷层的厚度。
4.如权利要求3所述的层叠线圈元件，其中所述内部陶瓷层和所述外部陶瓷层都包括磁性物质。
5.如权利要求3或4所述的层叠线圈元件，其中所述外部陶瓷层包括含有氯、硫和钠中的至少一种的陶瓷材料。
6.一种生产单片陶瓷电子元件的方法，包括如下步骤：
在内部陶瓷片的表面上形成内部电极；
通过压实装置部分与放置于装置部分的顶面和底面上的外层部分而形成陶瓷层合物，所述装置部分包括多个内部陶瓷片，所述外层部分每个都包括三个或更多个厚度小于内部陶瓷片厚度的外部陶瓷片；和
在所述陶瓷层合物上形成外部电极。
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