KR20130033355A - 세라믹 다층 소자 - Google Patents
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Abstract
다층 소자는 기본 몸체(10)와 여기에 설치된 연결 콘택(1a, 1b), 유도성 영역을 위해 제공된 페라이트 세라믹(2), 배리스터 세라믹(varistor ceramic)(4)을 함께 포함하며, 페라이트 세라믹 내에서는 전기적 도체로 형성된 인덕턴스(12)가 배치되고, 배리스터 세라믹(4)은 기본 몸체(10)의 체적의 최대 40%를 포함한다.
Description
문헌 DE 10 2005 025 680 A1으로부터 배리스터(varistor) 및 LC 필터를 포함하는 다층 소자가 공지되어 있다.
DE 10 2008 019 127 A1은 인덕턴스를 가진 전극 구조물을 구비한 페라이트세라믹(ferrite ceramic)을 포함하는 다층 소자를 설명한다. 다층 소자는 배리스터 세라믹을 함유한 용량성 영역을 더 포함한다.
본 발명의 과제는 인덕턴스 및 ESD 보호 기능의 통합을 위한 세라믹 다층 소자를 제공하는 것이다.
이러한 과제는 제1항의 특징들을 포함한 다층 소자에 의하여 해결된다. 형성방식들은 종속항들로부터 도출된다.
세라믹 다층 소자는 기본 몸체 및 여기에 설치된 연결 콘택, 유도성 영역을 위해 기본 몸체내에 제공된 페라이트세라믹 그리고 기본 몸체내의 배리스터 세라믹을 포함하며, 페라이트 세라믹 내에는 전기적 도체로 형성된 인덕턴스가 배치되고, 배리스터 세라믹은 기본 몸체의 체적의 최대 40%를 포함한다.
일 실시예에서, 배리스터 세라믹은 기본 몸체의 외측에 배치된다.
다른 실시예에서, 배리스터 세라믹은 표면 배리스터의 층겹이고, 표면 배리스터는 기본 몸체의 체적의 최대 20%를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 금속 중간층 또는 산화물 중간층은 페라이트 세라믹과 배리스터 세라믹 사이에 배치된다. 중간층은 확산 차단부로서, 도펀트의 확산(diffusion)을 억제하기 위해 제공될 수 있다. 중간층이 없다면 예컨대 도펀트는 배리스터 세라믹으로부터 페라이트 세라믹안으로 확산되거나, 도펀트가 페라이트 세라믹으로부터 배리스터 세라믹안으로 확산될 수 있다.
다른 실시예에서, 배리스터 세라믹은 ESD 보호 기능을 위해 제공된다.
다른 실시예에서, 배리스터 세라믹은 연결 콘택과 하나의 커패시턴스를 형성한다. 커패시턴스 및 인덕턴스는 특히 LC 필터를 형성할 수 있다.
페라이트 세라믹은 예컨대 NiZn-페라이트, NiCuZn-페라이트, NiZnCo-페라이트, NiCuZnCo-페라이트 또는 육각형 페라이트를 포함할 수 있다. 배리스터 세라믹은 예컨대 ZnO-Bi-Sb-세라믹 또는 ZnO-Pr-세라믹을 포함할 수 있다.
연결 콘택은 특히 예컨대 볼 그리드 어레이(Ball-Grid-Array) 또는 랜드 그리드 어레이(Land-Grid-Array)로서 제공될 수 있다.
다층 소자의 구조 내에서 용량성 영역 및 유도성 영역의 배치는 바람직하게는 층 평면과 관련하여 대칭이다. 대칭 구조에서는, 특히, 필터의 특성과 관련하여 이점이 있으며, 또한 제조를 위해서도 유리하다.
배리스터 세라믹은 높은 상대적 유전수(유전상수라고도 함)를 가짐으로써, 높은 커패시턴스에 도달한다. 페라이트 세라믹을 이용하여, 매우 높은 인덕턴스값이 달성될 수 있는데, 페라이트 세라믹은 비교적 높은 투자율(permeability), 통상적으로 1과 50 사이의 투자율을 포함하기 때문이다. 낮은 상대적 유전수를 가진 페라이트 세라믹은 원하지 않는 용량성 결합을 줄인다. 배리스터가 소자의 외측에 배치되면, 소자의 체적은 주로 인턱턴스의 구성을 위해 제공되어, 콤팩트한 규격에도 불구하고, 종래 견줄만한 기능을 갖춘 소자에 비해 더 높은 인덕턴스가 구현될 수 있다.
배리스터 세라믹 및 페라이트 세라믹으로 이루어진 조합은 서로 다른 LC 필터-디자인을 다수로 구현할 수 있도록 한다. 또한, 필터 기능 및 ESD 보호 기능은 하나의 부품내에 통합될 수 있다. 이 때 ESD 보호 기능은 배리스터 세라믹을 사용하여 구현되고, 필터 기능은 페라이트 세라믹을 사용하여 구현된다. 특히, 복수 개의 LC 필터가 하나의 소자내에서 어레이로서 배치될 수 있다. 이를 위해, 복수 개의 LC 필터는 예컨대 나란히 하나의 공통적 소자내에 배치된다.
이후, 첨부한 도면에 따라 다층 소자의 예시에 관한 더 정확한 설명이 따른다.
도 1은 다층 소자의 일 실시예의 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 2는 표면 배리스터를 포함한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 4는 중간층을 미포한한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 5는 표면 배리스터를 포함한 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 6은 표면 배리스터를 포함한 또 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 8은 볼 그리드 어레이를 포함한 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 2는 표면 배리스터를 포함한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 4는 중간층을 미포한한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 5는 표면 배리스터를 포함한 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 6은 표면 배리스터를 포함한 또 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 8은 볼 그리드 어레이를 포함한 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 개략적 횡단면도를 도시한다.
도 1에는 다층 소자의 일 실시예의 개략적 횡단면이 도시되어 있다. 다층 소자는 기본 몸체(10) 내에서 유도성 영역 및 용량성 영역을 포함한다. 유도성 영역은 페라이트 세라믹(2) 내에 위치하고, 페라이트 세라믹은 인덕턴스(12)를 형성하는 도체 구조물을 포함한다.
인덕턴스(12)는 통상적으로 코일 방식으로 감긴 도체 구조물로 형성될 수 있다. 용량성 영역은 배리스터 세라믹(4) 내에 위치하고, 배리스터 세라믹은 기본 몸체(10)의 체적의 최대 40%를 포함하며, 바람직하게는 기본 몸체(10)의 외측(14)에 배치된다. 용량성 영역은 마찬가지로 도체 구조물로 형성된 커패시턴스를 포함하며, 오믹(ohmic) 저항을 포함할 수 있다. 이러한 도체 구조물은 특히 전극 스택(stack of eletrodes)을 포함할 수 있다. 커패시턴스 및 인덕턴스는 특히 LC 필터를 형성할 수 있다. 다층 소자는 도체 구조물의 연결을 위해 외부쪽으로 연결 콘택들(1a, 1b)을 구비한다. 연결 콘택(1a, 1b)은 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 기본 몸체(10)의 말단면에 배치된다. 페라이트 세라믹(2)과 배리스터 세라믹(4) 사이에 예컨대 유전체로 이루어진 중간층(3)이 배치될 수 있다. 중간층(3)은 특히 옥사이드일 수 있다. 이를 위해 예컨대 마그네슘, 지르코늄 또는 티타늄의 산화물이 적합하며, 이들의 혼합물도 중간층(3)에 사용될 수 있다. 그 대신, 중간층(3)은 금속 중간층일 수 있다.
도 2는 다른 실시예의 측면도를 도시한다. 상기 실시예에서, 기본 몸체는 배리스터 세라믹으로 이루어진 표면 배리스터(5)를 포함한다. 페라이트 세라믹(2)은 도 1의 실시예에서보다 현저히 더 큰 비율의 기본 몸체를 포함하고, 표면 배리스터(5)는 기본 몸체의 체적의 최대 20%를 수용한다. 페라이트 세라믹(2)과 표면 배리스터(5) 사이에는 도 1의 실시예에서와 같이 중간층(3)이 제공될 수 있다. 그 대신, 중간층(3)은 생략될 수 있다. 전기적 연결을 위해, 기본 몸체의 말단면에 제공된 연결 콘택들(1a, 1b)에 대해 부가적으로, 서로 평행하게 배치된 복수 개의 스트립형 연결 콘택들(1c, 1d, 1e, 1f)이 측면에 존재한다.
도 3은 도 2의 실시예에서 표면 배리스터(5)를 구비한 측의 평면도를 도시한다. 도 3에서는 외부 전기 연결부의 포지션을 확인할 수 있다. 연결 콘택들(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)로부터 연결 도체(11, 13)는 표면 배리스터(5)로 향해있다.
도 4는 또 다른 실시예의 측면도를 도시하는데, 중간층(3)은 생략되었고, 페라이트 세라믹(2) 및 배리스터 세라믹(4)은 서로 인접하여 배치되어 있다. 배리스터 세라믹(4)은 상기 실시예에서 기본 몸체의 체적의 최대 20%만을 수용한다. 이러한 방식으로, 큰 체적의 소자는, 이에 상응하여 큰 인덕턴스를 위해 제공된다.
도 5는 다른 실시예의 측면도를 도시하며, 표면 배리스터(5)는 기본 몸체의 외측에서 페라이트 세라믹(2)상에 배치된다. 기본 몸체는 거의 페라이트 세라믹(2)으로만 구성된다. 이러한 방식으로, 도 4의 실시예보다 더 큰 체적의 소자도 특히 큰 인덕턴스를 위해 제공된다.
도 6은 다른 실시예의 측면도를 도시하며, 도 5의 실시예에서와 같이 표면 배리스터(5)는 기본 몸체의 외측에서 페라이트 세라믹(2)상에 배치되고, 기본 몸체는 거의 페라이트 세라믹(2)으로만 구성된다. 전기적 연결을 위해, 기본 몸체의 말단면에 배치된 연결 콘택들(1a, 1b)에 대해 부가적으로, 측면에는 서로 평행하게 배치된 스트립형 연결 콘택들(1d, 1e)이 존재한다.
도 7에는 도 1의 실시예와 유사한 구성을 가진 다층 소자의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 유도성 영역을 포함한 페라이트 세라믹(2)과 용량성 영역을 포함한 배리스터 세라믹(4) 사이에는 금속을 함유한 버퍼층(6)이 위치한다. 버퍼층(6)은 페라이트 세라믹(2)과 배리스터 세라믹(4) 사이의 확산 차단부로서 역할한다.
도 8은 외부 전기 연결부가 볼 그리드 어레이로 형성되는 실시예를 도시한다. 배리스터 세라믹(4)상에 연결 콘택(7)이 배치되고, 연결 콘택은 각각 볼 그리드 어레이 콘택(8)을 구비한다.
도 9는 외부 전기 연결부가 랜드 그리드 어레이로 형성되는 실시예를 도시한다. 기본 몸체의 종 방향에서, 페라이트 세라믹(2) 및 배리스터 세라믹(4)으로 이루어진 복수 개의 영역들이 교번적으로 수직 배치된다. 이러한 영역들 상에 각각 연결 콘택(7)이 존재한다. 이 실시예에서도, 배리스터 세라믹(4)은 기본 몸체의 체적의 최대 40%를 포함하여, 큰 체적을 가진 소자는 페라이트 세라믹내의 인덕턴스를 위해 제공된다.
세라믹 다층 소자에 대해 설명한 실시예들은 다수의 회로에 사용될 수 있다. 제1라인에서의 인덕턴스 및 제1라인과 이에 대해 평행한 제2라인 사이의 커패시턴스를 포함하는 LC 필터에서, 예컨대 배리스터는 입력측 및 출력측에서 라인들 사이에 연결될 수 있다. 배리스터는 LC 필터를 위한 ESD 보호 소자로서 기능한다. LC 필터는 Pi-형 LC 필터로서 형성될 수 있으며, 이 때 입력측 및 출력측에서 각각 커패시턴스가 제1라인과 제2라인 사이에 존재한다. 부가적 실시예들은 다층 소자의 표면에서 LC필터와 연결된 저항 또는 다른 전자 소자를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 RLC 필터가 형성될 수 있으며, 이러한 필터에서 인덕턴스 및 저항은 직렬로 연결된다. 이 경우에도 배리스터는 ESD 보호 소자로서 역할한다.
1a 연결 콘택(connecting contact)
1b 연결 콘택
1c 연결 콘택
1d 연결 콘택
1e 연결 콘택
1f 연결 콘택
2 페라이트 세라믹(ferrite ceramic)
3 중간층
4 배리스터 세라믹(varistor ceramic)
5 표면 배리스터
6 버퍼층
7 연결 콘택
8 볼 그리드 어레이 콘택(ball-grid array contact)
9 기본 몸체
11 연결 도체
12 인덕턴스
13 연결 도체
14 외측
1b 연결 콘택
1c 연결 콘택
1d 연결 콘택
1e 연결 콘택
1f 연결 콘택
2 페라이트 세라믹(ferrite ceramic)
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4 배리스터 세라믹(varistor ceramic)
5 표면 배리스터
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9 기본 몸체
11 연결 도체
12 인덕턴스
13 연결 도체
14 외측
Claims (10)
- 기본 몸체(10) 및 여기에 설치된 연결 콘택들(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f; 7),
상기 기본 몸체(10) 내에서 유도성 영역을 위해 제공되고, 전기적 도체로 형성된 인덕턴스(12)가 배치되어 있는 페라이트 세라믹(2), 및
상기 기본 몸체(10) 내의 배리스터 세라믹(4)을 포함하는 세라믹 다층 소자에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 상기 기본 몸체(10)의 체적의 최대 40%를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 상기 기본 몸체(10)의 외측(14)에 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 표면 배리스터(5)의 층겹을 형성하고, 상기 표면 배리스터는 상기 기본 몸체(10)의 체적의 최대 20%를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페라이트 세라믹(2)과 배리스터 세라믹(4) 사이에 금속 중간층 또는 산화물 중간층(3)이 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 ESD 보호 기능을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 연결 콘택들(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f; 7)과 함께 커패시턴스(capacitance)를 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 6 항에 있어서,
상기 인덕턴스(12) 및 커패시턴스는 LC 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페라이트 세라믹(2)은 NiZn 페라이트, NiCuZn 페라이트, NiZnCo 페라이트, NiCuZnCo 페라이트 또는 육각형 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배리스터 세라믹(4)은 ZnO-Bi-Sb 세라믹 또는 ZnO-Pr 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 콘택(7)은 볼 그리드 어레이 또는 랜드 그리드 어레이를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 세라믹 다층 소자.
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