TWI593833B - 陶瓷電子零件之製造方法及陶瓷電子零件 - Google Patents
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Description
本發明涉及陶瓷電子零件的製造方法以及陶瓷電子零件,特別是涉及陶瓷電子零件的電極的形成。
以往,陶瓷電子零件的外部電極的形成方法一般在燒結完畢的陶瓷坯體的兩端面塗覆電極糊,電鍍而形成基底電極後,藉由電鍍處理在該基底電極上形成上層電極。然而,在該方法中,基底電極的形成需要糊的塗覆步驟和伴隨著電鍍的加熱步驟,因此存在導致製造步驟的複雜化以及成本上升的問題。
另外,在基底電極的形成中塗覆導電糊時,存在其塗覆形狀被制約的問題。例如在立方體形狀的陶瓷坯體的兩端部利用浸塗法形成導電糊的情況下,導電糊不僅在陶瓷坯體的兩端面,也繞到與兩端面鄰接的四個側面而進行塗覆。因此,最終形成的外部電極成為擴張至兩端面以及與其鄰接的四個側面的形狀。
取代這樣的以往的電極形成方法,提出有僅利用電鍍處理而形成外部電極的方法(專利文獻1)。該方法使內部電極的複數個端部彼此接近陶瓷坯體的端面而露出,並使被稱為錨標籤(Anchor tab)的虛擬端子
接近與內部電極的端部相同的端面而露出,對陶瓷坯體進行無電解電鍍,由此將這些內部電極的端部與錨標籤作為核而使電鍍金屬生長,形成外部電極。
然而,在該方法中,必須在陶瓷坯體的外部電極形成部分使複數個內部電極的端部與錨標籤接近而露出,從而存在製造步驟複雜,導致成本上升的缺點。另外,形成電鍍金屬的面被內部電極的端部與錨標籤露出的面制約,因此無法在任意的部分形成外部電極。
另一方面,專利文獻2、3、4公開有,在構成電感器的鐵氧體的全表面形成電極後,照射雷射而燒斷電極由此形成線圈圖案的方法。此時,雷射的熱不僅波及電極還波及處於其下側的鐵氧體,鐵氧體的一部分的性質發生變化,從而使導體化或者低電阻化(參照專利文獻2的段落0005、專利文獻3的段落0004、專利文獻4的段落0005)。但是,這些文獻中只公開有照射雷射而燒斷電極,並記載有雷射的熱給作為電感器的特性帶來負面影響。
【現有技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1:日本特開2004-40084號公報
專利文獻2:日本特開2000-223342號公報
專利文獻3:日本特開2000-243629號公報
專利文獻4:日本特開平11-176685號公報
因此,本發明的目的在於提出利用簡單的方法能夠在燒結完畢陶瓷坯體的表面的任意的部分形成電極的製造方法以及利用該方法製造的陶瓷電子零件。
為了實現上述目的,本發明提供具備以下步驟的陶瓷電子零件的製造方法。
A:準備含有金屬氧化物的燒結完畢陶瓷坯體的步驟;B:藉由對陶瓷坯體的表面的電極形成區域進行局部加熱,形成使上述陶瓷坯體的一部分低電阻化的低電阻部的步驟;以及C:藉由在上述陶瓷坯體進行電鍍處理,使成為電極的電鍍金屬在上述低電阻部上析出,並使上述電鍍金屬以擴展至電極形成區域整體的方式生長的步驟。
本發明著眼於以下方面,藉由對燒結完畢陶瓷坯體的表面的電極形成區域進行局部加熱,使該加熱部分低電阻化或者導體化,藉由對該陶瓷坯體進行電鍍處理,能夠使低電阻部成為電鍍金屬的析出起點。低電阻部(或者導體部)是指藉由局部加熱使構成陶瓷坯體的金屬氧化物質變,比該金屬氧化物電阻值低的部分。若對局部加熱的陶瓷坯體進行電鍍處理,則電鍍金屬首先在低電阻部析出,電鍍金屬以該析出的電鍍金屬作為核迅速生長,由此能夠高效地形成覆蓋電極形成區域整體的電極。因此,不需要以往那樣的導電糊的塗覆、電鍍之類的複雜的步驟,使電極的形成步驟變簡易。並且,不需要如專利文獻1那樣使複數個內部電極、錨標籤
接近陶瓷坯體的端面而露出,因此對電極的形狀沒有制約,而且製造步驟簡單化,能夠減少成本。
低電阻部也可以包括將陶瓷坯體所包含的金屬氧化物的一部分還原而成的還原層。金屬氧化物的一部分還原,從而將金屬氧化物導體化或者半導體化,容易使電鍍金屬析出。並且,也可以成為還原層的表層的一部分或者全部被再氧化層覆蓋的結構。在形成了再氧化層的情況下,對處於下層的還原層的氧化進行抑制,並且具有能夠抑制再氧化層本身的經時變化的效果。另外,再氧化層是一種半導體,電阻值比作為絕緣體的金屬氧化物低,因此電鍍金屬容易在再氧化層上析出。此外,再氧化層被形成為例如nm級的薄膜狀,因此存在用於電解電鍍的介質球與再氧化層接觸使再氧化層的一部分剝離,或者電鍍液侵蝕再氧化層內,在處於再氧化層下的還原層上進行電鍍的可能性。
本發明的電極只要是被形成於陶瓷坯體的表面的電極,不局限於外部電極,可以是任意的電極。例如,可以是螺旋狀電極、配線電極。作為局部的加熱方法,例如存在雷射照射、電子束照射、或者使用聚焦爐(image furnace)的局部加熱等各種方法。其中,雷射照射在迅速改變雷射相對於陶瓷坯體的照射位置的方面有利。
本發明中僅對電極形成區域進行局部加熱,並進行電鍍處理,因此能夠在任意的部分形成電極。例如,在使用以往的導電糊的方法中,形成異形電極即在兩端面與同該兩端面鄰接的一個側面(側視L字形的)形成外部電極、或者以隔開間隔的方式在一個側面形成複數個外部電極是困難的,本發明中這樣的任意的形狀的外部電極也能夠簡單地形成。
局部加熱可以僅在陶瓷坯體的表層部,因此對作為陶瓷電子零件(例如電感器)的特性不會帶來實際的影響。
作為電鍍處理的方法,電解電鍍、無電解電鍍均可以,但優選電解電鍍法。即,電解電鍍法中作為電鍍的對象物需要導電性。藉由本發明方法形成的低電阻部具有導電性,因此在電解電鍍時在低電阻部流動的電流密度比其他部分高,電鍍金屬迅速地在低電阻部析出。在以往的電鍍法中,在未欲對陶瓷坯體的一部分實施電鍍的情況下,需要在該部分預先塗布防止電鍍材料。本發明中,電鍍電極以低電阻部作為核在電極形成區域迅速擴張,相對於此,電極形成區域以外的部分是絕緣性的,沒有成為核的導電部分,因此電鍍電極的生長速度慢。因此,不塗布防止電鍍材料,也能夠使電鍍金屬在電極形成區域選擇性地生長。另外,藉由電解電鍍被形成於低電阻部的電鍍金屬的厚度比其他部分厚,因此具有電鍍電極相對於陶瓷坯體的固定強度高的優點。
本發明也能夠在具有內部電極的電子零件中應用。例如也可以相對於立方體形狀的陶瓷坯體,在內部電極的端部露出的面藉由雷射照射等形成低電阻部,藉由電鍍處理以覆蓋內部電極的端部的方式形成外部電極。只要是能夠雷射加工等局部加熱的面,能夠在任意的面形成電極。例如,也能夠不在寬度方向兩側面形成電極。對於不在寬度方向兩側面形成外部電極的電子零件而言,在高密度安裝該電子零件的情況下,能夠確保與在寬度方向上鄰接的電子零件之間的絕緣距離,能夠減少短路的風險。因此,能夠進行進一步的高密度安裝。並且,在僅在陶瓷坯體的下表面(底面)形成外部電極的情況下,僅在底面安裝,因此能夠進一步減少
與周圍的電子零件的短路的產生風險。
本發明在例如繞線型線圈零件也能夠應用。即,也可以構成為,陶瓷坯體是在兩端部具有凸緣部,在其間具有卷芯部的鐵氧體芯部,在鐵氧體芯部的卷芯部藉由雷射加工等形成線圈形狀的低電阻部,在芯部的凸緣部藉由雷射加工等形成外部電極形狀的低電阻部,線圈形狀的低電阻部與外部電極形狀的低電阻部連接,在線圈形狀的低電阻部上與外部電極形狀的低電阻部上連續地形成電鍍電極。此時,線圈部與外部電極部均能夠藉由雷射加工等形成,因此製造進一步簡單。此外,藉由對雷射強度進行調整等的方法,也能夠使線圈部的電極比外部電極厚。
另外,也可以構成為,陶瓷坯體是在兩端部具有凸緣部,在其間具有卷芯部的鐵氧體芯部,在卷芯部的周面捲繞有導線,在凸緣部的表面分別形成低電阻部,在凸緣部的低電阻部上分別形成由電鍍金屬構成的電極,電極與導線的兩端部連接。此時,卷線部由金屬線形成,因此磁效率高,並且外部電極能夠成為本發明的較薄的電極,因此能夠實現渦流損失少、高Q值的電感器。
在作為局部加熱的方法使用雷射的情況下,雷射能量在狹窄的區域集中,因此陶瓷坯體的一部分熔融和凝固,在陶瓷坯體的表面形成線狀或者點狀的雷射照射痕,在其周圍附近形成低電阻部。雷射照射痕以及低電阻部的深度、寬度可藉由雷射的照射能量(波長、輸出等)來調整。在低電阻部析出的電鍍金屬沿著凹狀的雷射照射痕的內壁固定,因此藉由其定準效應(anchor effect)能夠提高電鍍金屬(電極)相對於陶瓷坯體的固定強度。
為了使低電阻部幾乎不存在間隙,也可以將雷射密集地照射於電極形成區域。此時,低電阻部也連續地形成,因此電鍍金屬迅速析出/生長,能夠縮短電鍍處理時間。此外,“密集地照射”是指雷射照射的光斑中心的間隔與低電阻部的展寬相等或者比其窄。即,在將雷射照射的光斑中心的間隔設為D,將光斑的直徑(低電阻部的展寬)設為W的情況下,DW。
在如上述那樣在電極形成區域密集地照射雷射的情況下,需要多次發射次數,花費加工時間。因此,也可以在電極形成區域以隔開規定距離的方式分散地照射雷射,由此在電極形成區域分散形成複數個低電阻部,以在低電阻部上析出的電鍍金屬作為核生長,繼續電鍍處理直至電鍍金屬彼此相互連接。此處,“分散照射”是指雷射照射的光斑中心的間隔比低電阻部的展寬更寬。即,在將雷射照射的光斑中心的間隔設為D,將光斑的直徑(低電阻部的展寬)設為W的情況下,D>W。電鍍處理的優點是若電鍍金屬在一部分析出,則電鍍金屬將該部分作為核向周圍迅速生長。利用該優點,電鍍金屬在複數個分散的低電阻部析出後,將此作為核使電鍍金屬也向低電阻部以外的區域生長,因此能夠遍及電極形成區域的全域形成均質的電極。因此,不密集地照射雷射也能夠形成質量優良的電極,能夠縮短雷射加工時間。
作為照射雷射而能夠低電阻化或者導體化的代表的陶瓷材料,存在鐵氧體。鐵氧體是以氧化鐵為主要成分的陶瓷,例如有尖晶石鐵氧體、六方晶鐵氧體、石榴石鐵氧體等。若對鐵氧體照射雷射,則照射部分成為高溫,具有絕緣性的鐵氧體的表層部分質變而具有導電性。用於電
感器的鐵氧體例如有Ni-Zn系鐵氧體、Ni-Cu-Zn系鐵氧體等。在Ni-Zn系鐵氧體的情況下,可認為藉由雷射照射使鐵氧體所包含的Fe的一部分還原,而且存在Ni和/或Zn也還原的可能性。在Ni-Cu-Zn系鐵氧體的情況下,可認為鐵氧體所包含的Fe和/或Cu還原,而且存在Ni和/或Zn也還原的可能性。
如以上那樣,根據本發明,對燒結完畢陶瓷坯體的電極形成區域進行局部加熱而形成低電阻部,對該陶瓷坯體進行電鍍處理,由此使電鍍金屬在低電阻部上析出,使該電鍍電極在電極形成區域全域生長,因此能夠藉由簡單的方法形成電極。另外,只要是能夠局部加熱的區域能夠在任意的部分形成電極,因此能夠簡單地形成任意形狀的電極。
1‧‧‧陶瓷電子零件
10‧‧‧陶瓷坯體
20‧‧‧內部電極
21~23‧‧‧線圈導體
21a、23a‧‧‧一端部(引出部)
30、31‧‧‧外部電極
40‧‧‧雷射照射痕
43‧‧‧低電阻部
44‧‧‧絕緣區域
45a‧‧‧電鍍金屬
45‧‧‧外部電極
L‧‧‧雷射
圖1是本發明的陶瓷電子零件的第一實施例的立體圖。
圖2是圖1所示的陶瓷電子零件的分解立體圖。
圖3是表示在外部電極形成區域照射雷射的情況的立體圖。
圖4是表示外部電極的形成步驟的剖視圖。
圖5是低電阻部的一個例子的放大剖視圖。
圖6是表示本發明的陶瓷電子零件的安裝例的圖。
圖7是表示外部電極的形成步驟的其他例子的剖視圖。
圖8是表示本發明的陶瓷電子零件的幾個實施例的立體圖。
圖9是表示作為本發明的陶瓷電子零件的一個例子的繞線型電感器的
圖。
圖10是表示本發明的繞線型電感器的其他例子的圖。
圖11是表示作為本發明的陶瓷電子零件的一個例子的縱向捲繞型線圈零件的圖。
圖12是表示作為本發明的陶瓷電子零件的一個例子的多端子型的電子零件的圖。
圖1示出作為本發明的陶瓷電子零件的一個例子的片式電感器1。電感器1具備燒結完畢陶瓷坯體10,在陶瓷坯體10的長度方向兩端部形成有外部電極30、31。如圖1所示,該實施例的電感器1的形狀是與Y軸以及Z軸方向的尺寸相比,X軸方向的尺寸更長的立方體。
如圖2所示,藉由例如將以Ni-Zn系鐵氧體或者Ni-Cu-Zn系鐵氧體作為主體的絕緣體層12a~12e積層並燒結可得到陶瓷坯體10。絕緣體層12a~12e沿上下方向(Z軸方向)依次積層。在除去上下兩端的絕緣體層12a、12e的中間的絕緣體層12b~12d上分別形成有構成內部電極20的線圈導體21~23。這三個線圈導體21~23藉由通孔導體24、25彼此連接,作為整體形成為螺旋狀。線圈導體21~23以及通孔導體24、25由Au、Ag、Pd、Cu、Ni等導電性材料形成。線圈導體21的一端部(引出部)21a在陶瓷坯體10的X軸方向的一端面露出,線圈導體23的一端部(引出部)23a在陶瓷坯體10的X軸方向的另一端面露出。此外,該實施例示出線圈導體21~23形成2匝的線圈的例子,但匝數是任意的,線圈導體的形狀以及絕緣體層的層數也能夠任意選擇。另外,不具有線圈導體的絕緣體層12a、12e
的層數也是任意的。
如圖1所示,外部電極30、31以覆蓋陶瓷坯體10的X軸方向的兩端面與上表面(安裝時底面)的一部分的方式被形成為側視L字形。即,在從Y方向觀察陶瓷坯體10時,外部電極30、31分別被形成為L字形。外部電極30與線圈導體23的引出部23a連接,外部電極31與線圈導體21的引出部21a連接。此外,外部電極30、31如後述那樣藉由電鍍處理形成,其材料例如使用Cu、Au、Ag、Pd、Ni、Sn等。此外,外部電極30、31本身也可以由多層的電鍍金屬構成。
圖3示出外部電極30、31形成在陶瓷坯體10上之前,在外部電極形成區域S1、S2照射雷射L的情況。圖3的(a)示出連續照射雷射L並且沿著Y軸方向掃描的例子(或者使陶瓷坯體10沿Y軸方向移動的例子)。此外,掃描方向是任意的,可以是X軸方向(或者Z軸方向),也可以是之字形狀、環繞狀。藉由雷射L的照射,在陶瓷坯體10的表面形成多條線狀的雷射照射痕40。此外,圖3的(a)示出以隔開間隔的方式沿X軸方向形成線狀的雷射照射痕40的例子,但也可以雷射照射痕40彼此以相互重疊的方式密集地形成。圖3的(b)示出以點狀照射雷射L的例子。此時,多條點狀的雷射照射痕41分散地形成於陶瓷坯體10的表面。图3的(c)示出以虚线状照射雷射L的例子。此時,多條虛線狀的雷射照射痕42分散地形成於陶瓷坯體10的表面。在任一情況下,優選遍及外部電極形成區域S1、S2的全域均衡地照射雷射L。
圖4示出外部電極的形成過程的一個例子的簡要情況。特別是示出在外部電極形成區域以隔開規定的間隔的方式線狀地照射雷射L的
情況。
圖4的(A)示出首先在陶瓷坯體10的表面的外部電極形成區域照射雷射,由此在陶瓷坯體10的表面形成了剖面V字狀或者U字狀的雷射照射痕40的狀態。此外,圖4的(A)示出雷射L聚光於1點的例子,實際上照射雷射L的光斑也可以具有一定程度的面積。該雷射照射痕40是藉由雷射照射使陶瓷坯體10的表層部熔融和凝固的痕。光斑的中心部能量最高,該部分的陶瓷材料容易質變,雷射照射痕40的剖面呈近似V字狀或者近似U字狀。在包括雷射照射痕40的內壁面的周圍,構成陶瓷坯體的絕緣材料(鐵氧體)質變,形成有比該絕緣材料電阻值低的導體部或者低電阻部43。具體而言,在陶瓷坯體10為Ni-Zn系鐵氧體的情況下,可考慮利用雷射照射將包含於鐵氧體的Fe的一部分還原,而且存在Ni和/或Zn也還原的可能性。在Ni-Cu-Zn系鐵氧體的情況下,可考慮包含於鐵氧體的Fe和/或Cu還原,而且存在Ni和/或Zn也還原的可能性。低電阻部43的深度、寬度根據雷射的照射能量、照射範圍等能夠改變。
圖4的(B)示出藉由反復進行雷射照射,在外部電極形成區域隔開間隔D地形成了複數個雷射照射痕40的狀態。該例子中雷射照射的光斑中心的間隔D比低電阻部43的展寬(例如直徑的平均值)W寬,因此在各雷射照射痕40間存在低電阻部以外的絕緣區域44。該區域44是構成陶瓷坯體的原來的絕緣材料不質變而露出的區域。
圖4的(C)示出將如上述那樣藉由雷射照射形成了低電阻部43的陶瓷坯體10浸漬於電鍍液,進行了電鍍的初期的狀態。具有導電性的低電阻部43的電流密度比其他部分高,因此電鍍金屬45a僅在低電阻部
43的表面析出,還未在絕緣區域44上析出。換句話說,該階段中未形成連續的外部電極。
圖4的(D)示出進行了電鍍的末期的狀態。藉由繼續電鍍處理,在低電阻部43上析出的電鍍金屬45a成為核朝周圍生長,擴展至與低電阻部43鄰接的絕緣區域44上。繼續電鍍處理直至鄰接的電鍍金屬45a彼此連接,由此能夠形成連續的外部電極45。與照射了雷射的外部電極形成區域的電鍍金屬的生長速度相比,外部電極形成區域以外的區域的電鍍金屬的生長速度慢,因此不嚴格控制電鍍處理時間,也能夠在外部電極形成區域使電鍍金屬選擇性地生長。藉由對電鍍處理時間、電壓或者電流進行控制,能夠控制外部電極的形成時間、厚度。並且,藉由在藉由第一次的電鍍處理而形成的外部電極45上進行追加的電鍍處理,也能夠形成多層構造的外部電極。此時,形成有已經成為基底的外部電極45,因此追加的電鍍處理時間較短。
-實驗例-
以下對實際進行了外部電極的形成的實驗例進行說明。
(1)在由Ni-Cu-Zn系鐵氧體構成的燒結完畢陶瓷坯體,邊往返掃描邊照射雷射。加工條件如以下那樣,但波長也可以例如在532nm~10620nm的任一範圍。照射間隔是指往返掃描雷射的情況的往路與返路的光斑中心的距離。
(2)對雷射照射後的陶瓷坯體,用以下的條件進行了電鍍。具體而言,使用了滾鍍。
用上述那樣的條件進行了電鍍處理的結果,能夠在陶瓷坯體的表面形成平均厚度20μm的良好的Cu外部電極。此外,相同的結果在使用Ni-Zn
系鐵氧體的情況下也可得到。另外,作為電鍍液,除了焦磷酸銅電鍍液以外,還能夠使用硫酸銅電鍍液、氰化銅電鍍液等。
-評價-
相對於在Ni-Cu-Zn系鐵氧體照射了雷射的試料、和未照射雷射的試料,藉由使用XPS(X射線光電子能譜法)以及轉換電子收量法的Fe、Cu、Zn的、K端XAFS(X射線吸收微小構造),對試料表面的Fe、Cu、Zn的價數進行了評價。XPS的結果,照射了雷射的試料的表層部分無法檢測出金屬成分,下層能夠檢測出金屬成分。另外,XAFS的結果,針對照射了雷射的試料的表層部分,能夠檢測出Cu的金屬成分。另一方面,XAFS的結果,針對照射了雷射的試料的表層部分,無法檢測Fe的金屬成分,但能夠檢測Fe的半導體的成分以及絕緣體的成分。也可知下層Fe2+相對於Fe3+的比例相對於陶瓷坯體整體的比例較大。根據以上內容,可推測出利用雷射加工的熱使被包含於鐵氧體的金屬氧化物分解,陶瓷坯體的下層的鐵氧體的金屬元素還原,陶瓷坯體的表層部分由於殘熱而達到再氧化。
圖5示出這樣形成的低電阻部43的剖面構造的一個例子,在下層形成有還原層43a,其表層被由半導體和/或絕緣體的成分構成的再氧化層43b覆蓋。藉由這些還原層和再氧化層構成低電阻部。此外,雷射照射不局限於大氣環境中,也可以在真空中、N2環境中進行雷射照射,但在真空中、N2環境中進行了雷射照射的情況下,存在不產生再氧化層的可能性。
在形成了上述的再氧化層的情況下,可考慮以下那樣的效
果。即,作為再氧化層形成的Fe3O4具有常溫下難以進行再氧化的性質,也具有對處於下層的還原層的氧化進行抑制,並且能夠對再氧化層本身的經時變化進行抑制的效果。另外,再氧化層是一種半導體,比作為絕緣體的鐵氧體電阻值低。因此,電鍍金屬容易在再氧化層上析出。
在本實施方式中,外部電極30、31在側視中(從Y方向觀察陶瓷坯體10時)形成為L字形。換句話說,外部電極30、31僅形成於電感器1的兩端面和底面(安裝時),未形成於上表面(安裝時)以及Y方向兩側面。因此,如圖6的(a)那樣,在安裝狀態下接近電感器1的上方存在其他電子零件2或者導體的情況下,能夠減少短路的產生風險。並且,如圖6的(b)那樣,在與電感器1的Y方向鄰接而安裝有其他電子零件3的情況下,外部電極30、31未被形成於電感器1的Y方向兩側面,因此能夠確保與鄰接的電子零件3的絕緣距離,並且也能夠確保被塗覆於外部電極的焊錫彼此的距離。因此,能夠減少與鄰接的電子零件3的短路的風險。其結果,在具有L字形外部電極的電感器1的情況下,能夠成為進一步的高密度安裝。並且,也具有與以往的外部電極相比,雜散電容的減少的效果。
圖7示出外部電極30、31的形成過程的其他例子,特別示出將雷射L密集地照射於外部電極形成區域的情況。“密集地照射”是指雷射照射的光斑中心的間隔D與低電阻部43的展寬(例如直徑的平均值)W相等或者比低電阻部43的展寬W窄,被形成於鄰接的雷射照射痕40的下側的低電阻部43彼此相互連接的狀態(參照圖7的(B))。但是,不需要全部的低電阻部43連接。因此,陶瓷坯體10的外部電極形成區域的幾乎
全域被低電阻部43覆蓋。
此時,如圖7的(C)所示,從電鍍處理的開始在短時間內在低電阻部43的表面析出電鍍金屬45a,但這些電鍍電極45a幾乎接近,因此鄰接的電鍍電極45a彼此迅速連接。因此,能夠在比圖4的情況短的時間內形成連續的外部電極45。
如圖7那樣在將雷射L密集地照射於外部電極形成區域的情況下,雷射照射痕40也密集地形成,因此成為陶瓷坯體10的表面被削去一部分的狀態。在該表面形成有電鍍金屬45,因此能夠使外部電極的表面與陶瓷坯體10的表面成為幾乎相同高度或者比陶瓷坯體10的表面低。因此,外部電極本身的厚度薄,從而能夠抑制外部電極的突出量,能夠實現進一步小型的片零件。
圖8示出利用本發明形成的外部電極的各種的形態。圖8的(a)在陶瓷坯體10的兩端部形成字型的外部電極30、31。與圖1的實施例相同,內部電極的引出部21a、23a(21a未圖示)在陶瓷坯體10的X方向兩端面露出,與外部電極30、31連接。在該例中,在陶瓷坯體10的X方向的兩端面與上下表面(Z方向兩側面)的一部分形成外部電極30、31,未在Y方向的兩側面形成外部電極。因此,能夠使該電子零件1在Y方向上鄰接地高密度安裝。
圖8的(b)僅在陶瓷坯體10的上表面(安裝時底面)的兩端部形成外部電極30、31。未在另一面形成外部電極。該情況下,內部電極的端部21a、23a未在陶瓷坯體10的X方向兩端面露出,僅在上表面與X方向平行地露出。外部電極30、31分別與內部電極的端部23a、21a連接。
此時,構成陶瓷坯體10的絕緣體層不是在Z方向而在Y方向上積層。僅在陶瓷坯體10的底面形成有外部電極,因此能夠實現高密度安裝所適用的電子零件。
圖8的(c)在陶瓷坯體10的上表面(安裝時底面)的X方向兩端部形成合計四個的外部電極30~33。該情況下,內部電極的端部(未圖示)未在陶瓷坯體10的X方向兩端面露出,僅在形成有外部電極30~33的上表面露出。如以上那樣,使用了本發明方法的外部電極只要是能夠進行雷射加工與電鍍處理的面沒有制約,能夠形成於任意的部分。
圖9是在繞線型電感器的電極形成中應用了本發明的例子。陶瓷坯體50是在兩端部具有凸緣部51、52,在其間具有卷芯部53的芯部。作為芯部材料能夠使用Ni-Zn系鐵氧體、Ni-Cu-Zn系鐵氧體等。藉由雷射加工在芯部50的凸緣部51、52的上表面以及端面的外部電極形成區域形成低電阻部,在其上藉由電鍍處理形成有外部電極54、55。另外,在卷芯部53的周面藉由雷射加工形成有螺旋狀的低電阻部,在其上藉由電鍍處理形成有線圈電極56。螺旋狀的低電阻部的兩端以與外部電極形成區域的低電阻部連續的方式被進行雷射加工,因此藉由電鍍處理將線圈電極56的兩端56a、56b分別與外部電極54、55連接。
在該實施例中,利用雷射加工能夠連續地形成螺旋狀的低電阻部和外部電極用的低電阻部。作為雷射加工,例如能夠使用將雷射位置固定,並使芯部50旋轉以及軸向移動的等方法。線圈電極56與外部電極54、55能夠藉由電鍍處理同時形成,因此能夠使電感器的製造步驟效率化,從而能夠減少製造成本。此外,藉由對線圈電極56以及外部電極54、55
進行複數次電鍍處理,也能夠成為多層構造。此外,在該實施例中,藉由電鍍處理形成線圈電極56與外部電極54、55,但在卷芯部捲繞了導線的繞線型電感器(鐵氧體芯部)中,也能夠藉由電鍍處理僅形成與導線連接的外部電極。
如上述那樣,在藉由相同的雷射加工以及電鍍處理形成線圈電極56和外部電極54、55的情況下,存在電極56、54、55成為幾乎恒定的厚度的可能性。特別是,在欲使線圈電極56所產生的磁通較大的情況下,優選使線圈電極56的厚度比外部電極54、55的厚度厚。在該情況下,例如也可以使朝卷芯部53照射的雷射的雷射強度比照射於外部電極區域的雷射的雷射強度高,也可以對朝卷芯部53照射的雷射與照射於外部電極區域的雷射的照射方式(例如間歇照射與連續照射、照射範圍的擴縮等)進行變更。藉由提高雷射強度,使螺旋狀的低電阻部的電阻值比外部電極形成區域的低電阻部的電阻值低,或者使螺旋狀的低電阻部的深度比外部電極形成區域的低電阻部的深度深。由此,能夠使藉由電鍍處理被形成於螺旋狀的低電阻部的電極56的厚度比被形成於外部電極形成區域的低電阻部的電極54、55的厚度厚。
圖10示出繞線型電感器的其他應用例。對與圖9相同的部分或者對應部分標注相同附圖標記並省略重複說明。在芯部50的凸緣部51、52的上表面、外側面以及下表面的外部電極形成區域藉由雷射加工形成有低電阻部,在其上藉由電鍍處理形成有外部電極54、55。因此,在該實施例中,作為整體形成有字形的外部電極54、55。在卷芯部53的周面捲繞有導線57,其兩端57a、57b分別與被形成於凸緣部51、52的上表面的
外部電極54、55的部分連接。被形成於凸緣部51、52的下表面的外部電極54、55的部分作為安裝用電極使用。此外,外部電極54、55的形狀不局限於字形例如也可以僅形成於凸緣部51、52的上表面(導線57的連接面)。
在該實施例中,與導線57相比,能夠使外部電極54、55更薄地形成,因此具有抑制渦流損失的效果。即,由導線57產生的磁通(圖10虛線箭頭所示)由於與外部電極54、55交鏈而產生渦流的損失,該渦流損失與交鏈的外部電極54、55的厚度的平方成比例。利用本發明方法形成的外部電極54、55與一般的外部電極相比能夠更薄地形成,因此能夠抑制渦流損失。並且,若作為卷線使用導線57,則產生的磁通密度增加,因此能夠得到較高的Q值的電感器。
圖11示出在縱向捲繞型的線圈零件(電感器)應用了本發明的例子。該情況下的陶瓷坯體60是在兩端部具有凸緣部61、62,在其間具有卷芯部63的鐵氧體芯部。在芯部60的一個凸緣部61的上表面的外部電極形成區域藉由雷射加工等形成有低電阻部,在其上藉由電鍍處理形成有外部電極64、65。另外,在卷芯部63的周面捲繞有帶覆蓋層的導線(未圖示),其兩端部分別與外部電極64、65連接。此外,圖9、圖10示出形成兩個外部電極64、65的例子,在使用兩條導線的情況下,也可以在凸緣部61上形成四個外部電極。
圖12示出在多端子型的電子零件應用了本發明的例子。該電子零件主體70由陶瓷坯體構成,在其長邊方向兩側面形成有複數個(這裡為六個)外部電極71~76。此外,外部電極71~76的一部分也可以擴展至陶瓷坯體70的上表面或者下表面。外部電極71~76與被形成於陶瓷坯體70
的內部電極或者外表面的電路部連接。該情況下的外部電極71~76也藉由雷射加工等局部加熱、其後的電鍍處理而形成。
示出本發明應用於積層型電感器的外部電極、繞線型電感器(鐵氧體芯部)的電極形成的例子,但不局限於此。作為本發明成為對象的陶瓷電子零件,不局限於電感器,只要是使用了藉由雷射照射質變,並形成有成為電鍍電極的析出起點的低電阻部的陶瓷坯體的電子零件,便能夠應用。即,陶瓷坯體的材質不限定於鐵氧體。並且,電子零件的構造不局限於具有內部電極的構造、和積層了複數個絕緣層的構造。作為電鍍處理方法,示出使用了電鍍的例子,但也可以使用無電解電鍍。
在上述實施例中,作為局部的加熱方法使用雷射照射,但也能夠應用電子束的照射、使用了聚焦爐的加熱等。任一情況下,均能夠使熱源的能量聚集,對陶瓷坯體的外部電極形成區域進行局部加熱,因此不會有損其他區域的電特性。
本發明中,將一個雷射分光,也可以在複數個位置同時照射雷射。
另外,在本發明中,與雷射的焦點一致的情況相比,也可以使雷射的焦點錯開,使雷射的照射範圍變大。
本發明在電鍍金屬由複數層形成的情況下,不局限於使電鍍金屬的最下層以向電極形成區域整體擴展的方式生長的情況。也可以使電鍍金屬的最下層以向電極形成區域的一部分擴展的方式生長、使電鍍金屬的上層以向電極形成區域整體擴展的方式生長。
1‧‧‧陶瓷電子零件
10‧‧‧陶瓷坯體
12a~12e‧‧‧絕緣體層
20‧‧‧內部電極
21~23‧‧‧線圈導體
21a、23a‧‧‧一端部(引出部)
24、25‧‧‧通孔導體
Claims (18)
- 一種具備以下步驟的陶瓷電子零件之製造方法,其特徵在於,具備:A:準備含有金屬氧化物的燒結完畢陶瓷坯體的步驟;B:藉由對上述陶瓷坯體的表面的電極形成區域進行局部加熱,形成使上述陶瓷坯體的一部分低電阻化的低電阻部的步驟;以及C:藉由對上述陶瓷坯體進行電鍍處理,使成為電極的電鍍金屬在上述低電阻部上析出,並使上述電鍍金屬以擴展至電極形成區域整體的方式生長的步驟。
- 如申請專利範圍第1項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,上述低電阻部包括將上述陶瓷坯體所包含的金屬氧化物的一部分還原而成的還原層。
- 如申請專利範圍第2項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,上述還原層的表層被再氧化層覆蓋。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項的陶瓷電子零件的製造方法,其中,上述局部加熱的方法是利用雷射照射、電子束照射或者聚焦爐的局部加熱中的任一種。
- 如申請專利範圍第4項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,藉由以隔開規定距離的方式使雷射照射於上述電極形成區域的複數處位置,使複數個上述低電阻部分散形成於上述電極形成區域,將在上述低電阻部上析出的電鍍金屬作為核而使電鍍金屬生長,繼續上述電鍍處理直至上述電鍍金屬彼此相互連接。
- 如申請專利範圍第4項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,藉由將雷射密集地照射於上述電極形成區域,將連續的上述低電阻部形成於上述電極形成區域,將在上述低電阻部上析出的電鍍金屬作為核而生長,繼續上述電鍍處理直至上述電鍍金屬擴展至電極形成區域整體。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項之陶瓷電子零件的製造方法,其中,上述電鍍處理使用電解電鍍法。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項之陶瓷電子零件的製造方法,其中,上述陶瓷坯體是鐵氧體。
- 如申請專利範圍第8項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,上述陶瓷坯體是Ni-Zn系鐵氧體,上述低電阻部藉由上述鐵氧體所含有的Fe的一部分還原而形成。
- 如申請專利範圍第8項的陶瓷電子零件之製造方法,其中,上述陶瓷坯體是Ni-Cu-Zn系鐵氧體,上述低電阻部藉由對上述鐵氧體所包含的Fe以及Cu的至少一方的一部分進行還原而形成。
- 一種陶瓷電子零件,其特徵在於,具有:燒結完畢的陶瓷坯體,其含有金屬氧化物;低電阻部,其被形成於該陶瓷坯體的表面,並使上述金屬氧化物的一部分質變而低電阻化;以及 電極,其由被形成在上述低電阻部上的電鍍金屬構成。
- 如申請專利範圍第11項的陶瓷電子零件,其中,上述低電阻部包括將上述陶瓷坯體所包含的金屬氧化物的一部分還原而成的還原層。
- 如申請專利範圍第12項的陶瓷電子零件,其中,上述還原層的表層被再氧化層覆蓋。
- 如申請專利範圍第11~13項中任一項的陶瓷電子零件,其中,上述陶瓷坯體是鐵氧體。
- 如申請專利範圍第11~13項中任一項的陶瓷電子零件,其中,上述陶瓷坯體是立方體形狀,在上述陶瓷坯體的內部設置有內部電極,上述內部電極的端部在上述陶瓷坯體的任一個表面露出,在上述內部電極的端部露出的表面形成有上述低電阻部,作為上述電極的外部電極以覆蓋上述內部電極的端部的方式被形成在上述低電阻部上。
- 如申請專利範圍第11~13項中任一項的陶瓷電子零件,其中,上述陶瓷坯體是在兩端部具有凸緣部,在其間具有卷芯部的鐵氧體芯部,在上述卷芯部的周面形成有螺旋狀的上述低電阻部,在上述凸緣部的表面形成有與上述螺旋狀的低電阻部連接的低電阻部,在上述凸緣部的低電阻部與上述螺旋狀的低電阻部連續地形成由上述 電鍍金屬構成的電極。
- 如申請專利範圍第16項的陶瓷電子零件,其中,與被形成在上述凸緣部的低電阻部上的電極的膜厚相比,被形成在上述螺旋狀的低電阻部上的電極的膜厚較厚。
- 如申請專利範圍第11~13項中任一項的陶瓷電子零件,其中,上述陶瓷坯體是在兩端部具有凸緣部,在其間具有卷芯部的鐵氧體芯部,在上述卷芯部的周面捲繞有導線,在上述凸緣部的表面分別形成上述低電阻部,在上述凸緣部的低電阻部上分別形成由上述電鍍金屬構成的電極,上述電極與上述導線的兩端部連接。
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