TW569247B - Electrical several-layer component - Google Patents

Description

569247 五、發明說明（1 ) 本發明涉及一種多層式電機組件，其基體具有一由上 下疊置之陶瓷介電質層所構成之堆疊。此外，多個外接 觸區配置在基體上。一種電阻配置在基體內部中，此電 阻是與外接觸區相連。 此種形式之多層式組件通常以所謂多層技術製成。藉 助於此種技術例如可製成多層式變阻器或陶瓷電容器。 爲了使這些組件在應用時具備特殊之性質，則通常須整 合一種電阻。藉由此種電阻，則可以良好之方式來改變 一些特性，這些特性例如，頻率響應、插入損耗或一種 電脈波耦合至變阻器中時該箝位（clamping)電壓之波形 。習知之陶瓷組件除了介電質層之外另有導電之電極層 ，因此由以介電質層互相隔開之上下重疊之電極層形成 一種堆疊。此種堆疊例如可形成電容器或變阻器。 由文件US 5 8 89445中已知上述形式之多層式組件，其 中在基體之二個正側上及二個縱向側上分別配置一種外 接觸區。這些組件已爲此行之專家所熟知而稱爲"Feed t h r 〇 u g h c 〇 m ρ ο n e n t ’’。電阻整合在這些習知之組件中， 這些電阻在形式上是一種沿著長方形軌道而施加之電阻 糊且整合在二個陶瓷層之間。這些電阻使該組件之外接 觸區與電極層相連，電極層屬於一種同樣整合在該組件 中之電容器。電阻結構位於一與構成該電容所需之內電 極相同之平面中。因此，在該先前技藝中由電容器及電 阻所形成之串聯電路整合在多層式組件中。 該習知之電阻之缺點是：形成該阻所用之材料沿著寬. 569247 五、發明說明（2) 軌道而施加在介電質層上。因此，製成大的電阻値（通 常是期望如此）是不容易的。先前技藝中使用特殊之電 阻糊以製成大電阻値。但這些特殊之電阻糊之缺點是： 其在陶瓷組件製造時通常無法承受所產生之高的燒結溫 度（>100°c )。依據先前技藝，多層式組件只限於可藉由 所謂〃 LTCC燒結過程〃來燒結之陶瓷材料。這些陶瓷 材料可在小於800°C之低溫中燒結。依據此種需求，陶 瓷材料之選擇當然會大大地受到限制，這是習知之多層 式組件之另一缺點。 本發明之目的是提供一種多層式組件，其在使各電阻 整合在多層式組件時可達成一種較高之可變性。 本發明中上述目的以申請專利範圍第1項之多層式電 機組件來達成。本發明之其它形式描述在申請專利範圍 各附屬項中。 本發明之多層式電機組件包含一種基體，其含有一由 上下重疊之陶瓷介電質層所構成之堆疊。至少二個外接 觸區配置在基體外部。基體內部中一種電阻配置在二個 介電質層之間，該電阻是與二個外接觸區相連接。該電 阻之形式是一種已結構化之層，其在各外接觸區之間形 成至少一種彎曲多次之軌道而成爲電流路徑。 本發明之多層式組件之優點是：由於形成該電阻所用 之層之結構化，則該即將達成之電阻値存在一種較大之 選擇性且可達成特別大之電阻値。 在壓印式軌道之形式中依據導電軌技術所製成之電阻 569247 五、 發明說明 ( 3〕 中 特 別 是 可 使軌 道 之 長 度 相 對 於 寬 度 達 成 一 種 比 値 (rati 〇) 〇 軌 道 越 長 ，則 其 電 阻 亦 越 大 〇 反 之 軌 道 之 電 阻 隨 著 軌 道 寬 度 變 小而 增 大 〇 較 大 之 長 度 /寬度比（rat i〇) 因 此 對 達 成 較 大 之 電 阻 是 有 利 的 〇 由 於 電 阻 之 形 式 是 一 種 已 結 構 化 之 層 則 ( 特 別 是 在 較 小 之 組 件 中 ) 在 二 個 外 接 觸 區 之 間 只 存 在 有 限 之 空 間 可 被 最 佳 化 以 形 成 較 大 之 電 阻 〇 因 此 一 種 未 彎 曲 之 只 以 直 線 形 式 而 在 二 個 外 接 觸 區 之 間 延 伸 之 電 阻 軌 道 只 允許 一 種 很 小 之 電 阻 〇 藉 由 軌 道 寬 度 之 改 變 ( 特 別 是 使軌 道 寬 度 變 小 ) J 則 可 使 電 阻 變 小 〇 但 太 小 之 軌 道 窗 度 表 示 ： 該 電 阻 之 電 流 承 載 能 力 較 小 使 該 電 阻在使 用 該 多 層 式 組 件 時 所 產 生 之 脈 波 式 局 電 流 負 載 中 或 在 持 續 之 直 流 電 流 負 載 中 熔 斷 〇 在 本 發 明 之 另 — 有 利 之 實 施 形 式 中 電 阻 配 置 在 多 層 式 組 件 之 平 面 中 1 該 平 面 中 不 具 備 導 電 性 之 電 極 層 〇 這 表 示 ： 多 層 式 組 件 之 平 面 之 整 個 面 都 用 來 形 成 該 電 阻 〇 因 此 > — 種 最 佳 化 之 大 平 面 可 與 多 次 彎 曲 之 軌 道 —* 起 用 來形成 特 別 局 之 電 阻 0 本 發 明 之 多 層 式 組 件 由 於 電 阻 是 —^ 種 已 結 構 化 之 層 而 可 以 在 單 一 步 驟 中 使介 電 質 層 及 電 阻 一 起 燒 結 〇 因 此 可 形 成 一 種 單 石 式 本 體 就 像 其 用 在 多 層 技 術 中 時 一 樣 且 具 有 優 點 〇 此外 若 電 阻在 各 外 接 觸 區 之 間 以 軌 道 ( 其 長 度 至 少 較 寬 度 大 十倍 ) 之 形 式 延 伸 則 可 形 成 特別 大 之 電 阻 0 在 本 發 明 之 實 施 形 式 中 5 電 5- 阻 可 由 種 閉 合 式 電 阻 層 569247 五、發明說明（4) 所形成，其在事後設有一些凹入區。直線式之電流路徑 因此在各外接觸區之間中斷且電流分佈在多次彎曲之軌 道上。這樣可達成較大之電阻。 在本發明之另一實施形式中，電阻亦以多次蜿蜒形之 軌道構成。多次蜿蜒形之軌道（其捲繞很多次）允許沿 者婉誕形之縱向來形成一種很長之電流路徑。特別是可 藉由許多在相反方向中相連續之蜿蜒形而達成一種較大 之電阻。 電阻材料例如可含有一種由銀及鈀所形成之合金，其 中鈀在合金中之重量成份是15至<100%。亦可使用純銀 。這些材料在多層技術中已爲人所知。但由這些材料只 能製成導電性良好之電極層。這些材料之優點是：其可 與許多陶瓷材料一起燒結。其不具有上述之高電阻，但 藉由本發明之結構可充份地提高電阻。 若電阻材料含有由銀及鈀所構成之合金，則是特別有 利的，其中鈀在合金中所佔有之重量是在50%至7〇%之 間。由於鈀之成份較多且鈀之導電性較銀低，則電阻大 約可提高3倍。 此外，若電阻之材料在已結構化之層中具有至少0 . 1 Ω之面電阻，則電阻値即可提高。 電阻材料除了導電成份外若再混入70%體積之其它添 加材料，則可使電阻材料之電阻提高。這些添加材料之 比（specific)電阻至少較導電成份之比電阻大1〇倍。因 此須注意：導電成份不是隔離地存在於隔離用之添加材 569247 五、發明說明（5) 料之矩陣中’否則根本不存在任何導電性。 例如，Al2〇3可用作添加材料。 由銀及鈀所形成之合金（Ag/Pd之重量比是70/3 0 ) 在2// m厚之層中具有〇.〇4 Ω之面電阻。面電阻是該材 料之比電阻除以所考慮之長方形之層之厚度所得到之値 。該層之電阻是面電阻乘以層之長度且隨後除以層之寬 度而得。藉由電阻材料.（其含有70%體積之Al2〇3及 3 0%體積之上述合金）之製成，則可使面電阻由〇.〇4 Ω 提高至0.12Ω。 若使用適當之電阻材料，則對介電質層之陶瓷材料而 言可使用燒結溫度介於9 5 0°C和120CTC之間之材料。其 優點是：本發明之多層式組件可使用多種陶瓷材料，因 此可製成陶瓷特性最佳化之組件。 例如，可使用以鈦酸鋇爲主之陶瓷材料作爲介電質層 中之材料。這些材料例如可用來製造電容器。 此外，亦可使用一種所謂"COG”陶瓷作爲介電質層中 之材料。此種材料例如可爲（Sm，Ba)NdTi03陶瓷。除了 Class 1之介電質以外，亦可使用所謂Class 2介電質， 例如，X 7 R陶瓷。 特別是氧化鋅適合用來製造一種變阻器，須要時可以 譜（Pr)或氧化鉍來摻雜。 此外，以很小之外部尺寸來製成上述之陶瓷組件是必 要的。這樣會使〃大電阻之形成〃更困難，此乃因此時 只有很短之直線式電阻軌道。但藉由本發明之電阻結構 569247 五、發明說明（6) 仍可達成足夠大之電阻値。 在本發明之特殊之實施形式中，須形成多層式組件， 使二個相鄰之多層變阻器可包含於其中。藉由適當地配 置一或多個電阻，則可藉由上述之組件來形成一種7Γ -濾 波器。此種7Γ -濾波器涉及：多層式變阻器除了其變阻特 性以外當然亦具有很大之電容，其說明了此種濾波器之 衰減特性。在形成此種7Γ -濾波器所用之組件中，在基體 中相鄰地配置二個互相重疊之藉由介電質層而相隔開之 電極層所形成之堆疊。第一堆疊之各電極層交替地與第 一對（pair)之外接觸區之第一及第二外接觸區相接觸。 藉由此種交替之接觸作用，則可形成梳形相接合之電極 結構，其在達成較大之電容時是需要的。與第一堆疊相 同，第二堆疊之各電極層亦交替地與第二對之外接觸區 之第一及第二外接觸區相接觸。 這樣所形成之多層式組件藉由電阻而依據7Γ -濾波器 之形式所形成之連接是以下述方式來達成：屬於不同之 各對（pair)且位於基體之互相面對之各側面上之各外接 觸區藉由電阻而相連接。每一對之各外接觸區因此位於 基體之互相面對之側面上。在基體之互相面對之側面上 總共分別配置二個外接觸區。這即爲各組件之所謂”Feed-through”實施形式。 介電質層至少一部份含有變阻陶瓷，則可使電極層構 成之每一堆疊都是多層式變阻器之一部份。藉由連接二 個外接觸區所用之電阻，則可由二個變阻器形成一種7Γ - 569247 五、發明說明（7) 濾波器。 此種7Γ -濾波器由於較大之耦合電阻而具有較佳之衰 減特性，其中整個頻帶（其在二個由變阻器之電容所界 定之衰減頻率之間）都可被衰減。 此外，若此組件對稱於一種平行於介電質層而延伸之 平面來形成時，則是有利的。因此，須在堆疊之上方及 下方分別配置一個電阻。這些電阻係並聯。此種對稱式 之組件之優點是，其在安裝於電路板上時特別是在高頻 應用時不須考慮：此組件之層堆疊是否以下側或上側而 定位在電路板上。 本發明之組件可特別有利地藉由上下堆疊之陶瓷原箔 所形成之堆疊之燒結而製成。因此可形成一種單石式之 緊密組件，其能很快速且簡單地以大件數來製成。 本發明之組件可特別以小型化之形式來製成，其中基 體之基面小於2.5 m m2。此種基面可由1.2 5 m m長及1 . 0 mm寬之基體之造型來形成。此種造型亦稱爲”〇405’’。 本發明以下將依據圖式中實施例來說明。圖式簡單說 明： 第1圖係第2圖之切面D-D。 第2圖本發明之組件之縱切面。 第3圖係第2圖之切面E-E。 第4圖係第2圖之組件之俯視圖。 第5圖係第2圖之組件之側視圖。 第6圖係第2圖之組件之等效電路。 569247 五、發明說明（8) 第7圖係第1圖中所示之電阻之另一可能之實施形式 〇 第8圖係第1及7圖中所示之電阻之另一可能之實施 形式。 第9圖係第2圖之組件之衰減特性。 這些圖中相同之參考符號表示相同之元件。 第2圖是本發明之多層式組件之縱切面。其基體1包 含一種堆疊形式之上下重疊之介電質層2。各介電質層 2含有一種陶瓷材料，其在第2圖中以點線表示。此外 ，基體1中包含上下配置之各電極層9所形成之堆疊7 、8。堆疊7、8分別形成一種變阻器VDR1、VDR2。變 阻器VDR1、VDR2上方及下方分別配置一種電阻41、 42。電阻41、42由已結構化之層5所形成，其形式特 別可由第1圖中得知。第2圖中在橫切面圖中只可辨認 一種蜿蜒形之各別之區段。第2圖中所示之組件對稱於 平面14而形成，平面14平行於介電質層2而延伸。藉 由此種對稱，則該組件在應用於高頻區域中時具有特殊 之優點，其可使各組件定向（oriented)至電路板上。此種 對稱之組件表示：不必注意該組件相對於該對稱平面之 位置。 第1圖顯示第2圖中該組件之切面D-D。第1圖中顯 示：電阻4 1具有一種蜿蜒之形式。此種蜿蜒形以寬度b 之軌道所形成。第1圖中該蜿蜒形之寬度b是50 μιη， 長度是4 0 0 0 // m。此種長度由各別之長方形（蜿蜒形由 -10- 569247 五、發明說明（9) 這些長方形所構成）相加所決定。第1圖中就該電阻而 言L/B之比是8 0。藉此可形成大的電阻値。第1圖所示 之電阻大約是3 Ω。第1圖所示之軌道是一種已結構化 之層5，其層厚度是2//m。第1圖所示之電阻之材料含 有一種銀-鈀合金，其中鈀在合金中之重量成份是30%。 該電阻之原始材料另添加一種有機物質及一種溶劑。該 溶劑只包含在電阻材料中，以便藉助於絲網印刷法使電 阻以絲網印刷糊之形式施加在陶瓷層上。這些添加之成 份在燒結期間由於燃燒而去除。這些成份是有機成份。 由第1圖中又可知：電阻4 1使該組件之二個外接觸 區3互相連接。 由第1圖中又知：第1圖所示之平面中除了電阻41 之外未包含任何電極層（其屬於電容器或變阻器）。第 1圖中所示之整個平面以該形成一種電阻所用之蜿蜒區 塡入。 第3圖是第2圖之組件之切面E-E，在第3圖之左側 上可看到一種由電極層9所形成之堆疊7且在右側上可 看到由電極層9所形成之堆疊8。多個相同形式之電極 層9重疊地堆疊在此組件中。各電極層9由於配置在電 極層9之間之變阻器材料而分別形成一種變阻器VDR1 、VDR2，但各變阻器VDR1、VDR2由於大面積之相面 對之各電極層9而亦具有大的電容成份。由第1、3圖 之構造之組合可知：本發明之組件在特殊之實施例中以 n Feed-through”組件構成。· 一^對（pair)外接觸區10、11或 -11- 569247 五、發明說明（1〇) 1 2、1 3配屬於各電極層9所形成之每一堆疊7、8。在 堆疊7、8內部中使各電極層9交替地與外接觸區1 〇、 1 1或1 2、1 3相接觸。由堆疊7、8所形成之變阻器之電 路技術上之耦合藉由電阻41或42來達成，如第1圖或 第2圖所示。 各外接觸區3之位置由第4、5圖可看出。各外接觸 區3配置在基體1之二個相面對之側面上。第4圖之俯 視圖顯示：各外接觸區3亦可形成在基體1之上側周圍 或亦可相對應地形成在下側周圍。此組件因此可在上側 上或下側上藉由表面安裝技術而導電性地與電路板相連 接。 第6圖是第1至3圖中本發明之組件之等效電路，其 中該二個變阻器VDR1、VDR2藉由電阻R而互相耦合 成7Γ -濾波器。電阻R由第2圖之二個電阻41、42之並 聯所形成。第2圖中之電阻42在外觀上是與第1圖之 電阻4 1相同。第6圖中該組件之各外接觸區3各別地 以參考符號來表示，因此可使該組件之實際上之各外接 觸區達成一種電路技術上之分佈。 第7、8圖是電阻4之另一實施形式，其可用來取代 第1圖中之電阻4 1。第7圖是電阻4之另一種蜿蜒形結 構。形成此電阻4所用之層5結構化成一種蜿蜒之形式 。此種蜿蜒形以軌道來形成，軌道之寬度b可等於第1 圖之寬度b。與第1圖不同之處是：第7圖之蜿蜒形不 是在基體1之縱向中延伸而是在橫向中延伸。 -12- 569247 五、發明說明（11) 第8圖顯示一種電阻4，其由長方形之閉合層5所形 成且凹入區6配置在層5中。凹入區6可以是圓形的， 但亦可以是其它形式，例如，長方形。藉由凹入區6之 均勻之分佈，則原來是長方形之層5之電阻可大大地提 高。由於凹入區6之效應，則可在各外接觸區3 (其具 有高電阻）之間形成多條多次彎曲之電流路徑。 第9圖是第2圖中或第6圖中所示之組件之插入衰減 。此種插入衰減S以dB爲單位作爲對頻率f(MHz)之函 數。共振頻率fi、f2由變阻器VDR1、VDR2中所含有之 二個電容Cl、C2所決定。此組件在共振頻率f!、f2之 位置顯示一種大的衰減。在共振頻率f!、f2之間該組件 由於形成該7Γ -電路所用之電阻R而具有一種很好之衰 減作用，其在740MHz及2.7GHz之間之頻率區間中較· 2 OdB還良好。該組件因此適合用來去除一種頻帶（其介 於共振頻率f“對應於C1)及共振頻率f2(對應於C2)之間 )之干擾。共振頻率fi、f2由變阻器VDR1、VDR2之電 容C1及C2所決定，即，由Cl=40pF，C2 = 20pF來決定 。在各圖中所示之實施例中電阻R是1.8Ω。 符號說明 1…基體 2…介電質層 3、 10、1 1、12、13…外接觸區 4、 41、42".電阻 5…已結構化之層 -13- 569247 五、發明說明（12) 6…凹入區 7、8…堆疊 9…電極層 -14-

Claims (1)

1. 569247

   六、申請專利範圍 第9 1 1 20464號「多層式電機組件」專利絮 (9 1年1 2月修正） Λ申請專利範圍： 1. 一種多層式電機組件，其特徵爲： 一具有一種基體（1)，其含有一由上下重疊之陶瓷介 電質層（2)所形成之堆疊， 一具有二個配置在基體（1)外部之外接觸區（3)， 一具有一種在基體（1)之內部中配置在二個介電質層 (3)之間之電阻（4,41，42)， 一此電阻是與外接觸區（3 )相連接且 一具有一已結構化之層（5)之形式，其在各外接觸區 (3 )之間形成至少一種多次彎曲之軌道。 2. 如申請專利範圍第1項之電機組件，其中該介電質 層（2)及電阻（4, 41，42)在唯一之燒結步驟中一起燒 結而形成一種單石式本體。 . 3.如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中在基 體（1)中配置多個電極層（9)，該電阻（4,41，42)之平 r·· 面中不具備該電極層（9)。 ft 4. 如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中電阻 (4 )在各外接觸區（3 )之間以軌道之形式而延伸著， 軌道之長度至少較其寬度（b)之10倍還大。 5. 如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中電阻 (4，41，42)由閉合之層（5)所形成，其設有多個凹入 569247 六、申請專利範圍 區（6)。 6. 如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中電阻 (4,41，42)具有蜿蜒形之形式。 7. 如申請專利範圍第 5項之電機組件’其中電阻 (4，4 1，4 2 )由電阻材料所形成’該電阻材料在已結構 化之層（5)中具有至少〇·1Ω之面電阻。 8. 如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中電阻 (4，41，42)由電阻材料所形成，該電阻材料含有一種 由銀及鈀所形成之合金，其中鈀在合金中具有之重 量成份是1 5 %至< 1 〇 〇 %。 9. 如申請專利範圍第8項之電機組件，其中鈀之成份 在 5 0 w t . % 及 7 0 w t · % 之間。 10. 如申請專利範圍第1 或2項之電機組件，其中電 阻材料另含有直至 70%體積之添加材料，其比 (s p e c i f i c )電阻至少較電阻材料之其它成份之比電 阻大10倍。 11·如申請專利範圍第1 〇項之電機組件，其中該添加材 料含有A 1 203。 12·如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中介電 質層（2)含有一種陶瓷材料，其燒結溫度介於950t 及1 200°C之間。 13·如申請專利範圍第1 2項之電機組件，其中介電質層 (2)含有一以BaTi 03爲主之陶瓷。 569247 六、申請專利範圍 14·如申請專利範圍第1 2項之電機組件，其中介電質層 (2 )含有一種變阻器陶瓷。 15. 如申請專利範圍第1或2項之電機組件，其中 一在基體（1 )中相鄰地配置二個堆疊（7，8 )，其分別 由互相重疊之由介電質層（2 )互相隔開之電極層（9 ) 所形成， 一第一堆疊（7)之各電極層（9)交替地與第一對之外 接觸區之第一（1 0 )及第二（1 1 )外接觸區相接觸， 一第二堆疊（8)之各電極層（9)交替地與第二對之外 接觸區之第一（12)及第二（13)外接觸區相接觸， 一屬於不同對（pa i r)且位於基體（1 )之互相面對之側 面上之各外接觸區（10, 13;11，12)藉由一配置在基 體內部中之電阻（4 )而相連接。 16. 如申請專利範圍第1 5項之電機組件，其中由電極層 (9)所形成之堆豐（7, 8)分別是多層式變阻器 (VDR1，VDR2)之一部份。 17. 如申請專利範圍第1 6項之電機組件，其中該二個變 阻器（VDR1，VDR2)及電阻（4)形成一種7Γ-濾波器。 18. 如申請專利範圍第1 7項之電機組件，其中該組件對 稱於一種平面（1 4 )而形成，該平面（1 4 )平行於介電 質層（2)而延伸且在各電極層（9)所形之堆疊（7, 8)之 上方及下方分別配置一種電阻（41，42)。