多层电子元件及其制造方法
【专利说明】多层电子元件及其制造方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求申请号为10-2013-0150823，于2013年12月5日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请的优先权，在此其全部内容作为参考引用入到本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种多层电子元件及其制造方法，更具体地，涉及一种具有优异的磁性能和改进的强度的多层电子元件及其制造方法。
【背景技术】
[0003]在电子元件中，电感器、用于配置电子电路的重要无源器件与电阻器和电容器一起被用来降噪或者作为元件构成LC谐振电路等。
[0004]用于智能手机、移动信息技术(IT)设备等中的功率电感器等无源器件，在IMHz或以上的相对较高的频段运行。因此，通过混合、煅烧和研磨多种被称为软磁铁氧体的金属氧化物(例如Fe2O3, N1, CuO, ZnO等)而制得的软磁材料被广泛采用。
[0005]然而，最近，随着智能手机、移动IT设备等使用的增长，数据传输量显著增加，中央处理单元(CPU)的开关频率需要增加以允许高速的数据处理，且由于智能手机屏幕具有相对较大的尺寸和高分辨率等特点，移动设备的电力使用量等也大量增加。由于移动设备电力使用的增加，如功率电感器等无源器件的投入成倍增加，在如CPU、显示单元和电源管理模块等的驱动电路设计中，其应具有高功耗效率。
[0006]根据提高功率电感器效率等的要求，如上所述，通过用细金属粉末代替软磁铁氧体材料而能在IMHz或以上的较高的频段运行，且具有通过显著减小涡流损耗以获得改进的能量消耗效率和直流偏压特性等的功率电感器已经作为产品问世。
[0007]根据相关的技术，作为使用金属粉末的电感器存在薄膜电感器和绕线电感器两种。
[0008]通过将铜线经电镀的方法缠绕在印刷电路板(PCB)等的板上，将金属-环氧树脂混合料冲压成型，其中，金属粉末和环氧树脂彼此混合，以便包围铜线，并通过热处理对所述环氧树脂进行固化处理的方法来制造所述的薄膜电感器。
[0009]通过缠绕铜线，使用金属和环氧树脂彼此混合的复合材料封闭缠绕的铜线，在模具中使用高压将封闭缠绕的铜线冲压成型以获得芯片，然后通过热处理对所述环氧树脂进行固化处理来制造所述的绕线电感器。
[0010]与铁氧体多层电感器相比，使用上述的两种方法制造的电感器具有明显优异的直流偏压特性；且通过对电源管理集成电路(PMic)模块设置等特性评估的结果，效率提高了几个或更多的百分点。
[0011]如上所述，为了同时确保除了传感器由于采用了金属粉末而得到的直流偏压特性和电感器的效率等优点之外的大批量生产的可能性，对金属磁性片多层电感器进行了研究。可以通过形成金属粉末和聚合物的均匀混合物作为片代替氧化物铁素体片，并在金属磁性片上经过通孔冲孔过程、内部导体印刷过程、堆叠过程、烧结过程等一系列的过程制造金属磁性片多层电感器。
[0012]在金属磁性片多层电感器中，直流偏压特性可能与薄膜电感器或绕线电感器的相同；然而，由于使用的金属材料在热处理时具有被氧化的物理特性，因此在芯片的烧结温度条件上存在限制。例如，在金属片多层体的烧结过程中，氧化层可能在金属粉末的表面形成，这种金属粒子表面的氧化层的产量可能通过控制烧结温度调整。氧化层用来抑制由于金属颗粒之间或金属颗粒与内部电极之间的电连接产生的绝缘击穿，以及用于通过在金属颗粒氧化层之间产生结合而增强芯片的强度。
[0013]然而，由于金属颗粒氧化层之间的结合力相对较弱且金属颗粒填充率不足，因此难以确保充分的芯片强度，因此，在安装时可能产生芯片击穿等问题。
[0014]专利文献I中公开了通过堆叠和烧结由含有金属磁性体、玻璃组分糊浆形成的磁性层和导电图案来制造多层电子元件。
[0015]然而，在专利文献I公开的多层电子元件中，玻璃组分可能在热处理过程中部分集中，同时，在热处理前的压缩处理期间的填充金属磁性材料方面，玻璃组分的加入可能是有问题的。这种在金属磁性材料填充时的缺点可能导致渗透性等的降低以及在作为电感装置时展现电感特性的限制。
相关的技术文献
专利文献1:日本专利特许公开号2007-027354。
【发明内容】
[0016]本发明的一方面提供了一种多层电子元件及其制造方法，所述多层电子元件由于优异的磁特性能够在高频下保持高电感，并具有优异的直流偏置特性和改进的强度。
[0017]根据本发明的一方面，多层电子元件可以包括:其中堆叠有多个金属磁性层的金属磁性体；和形成于所述金属磁性体内部的内部导电图案部分，其中，所述金属磁性体包括形成于其最外部分的玻璃吸收部分。
[0018]所述玻璃吸收部分可以形成于金属磁性体内部的上覆盖层、下覆盖层和边缘部分。
[0019]从所述金属磁性体表面起的形成于金属磁性体表面的每个上覆盖层和下覆盖层的玻璃吸收部分的厚度可以为每个上覆盖层和下覆盖层厚度的30-80%。
[0020]从所述金属磁性体表面起的形成于金属磁性体表面的边缘部分的玻璃吸收部分的厚度可以为边缘部分厚度的30-80%。
[0021 ] 所述玻璃吸收部分可以含有由选自由Si02、B203、V205、CaO、Al2O3、T12、ZrO2、K2O和Li2O组成的组中的至少一种形成的玻璃。
[0022]在所述玻璃吸收部分含有的玻璃的总组成中，选自由S12、B2O3和V2O5组成的组中的至少一种的含量可以为60摩尔％以上。
[0023]所述玻璃吸收部分的金属填充率可以为70体积％以上。
[0024]所述金属磁性体可以含有由合金形成的金属磁性颗粒，所述合金含有选自由Fe、S1、Cr、Al和Ni组成的组中的至少一种。
[0025]所述多层电子元件可以进一步包括金属磁性体表面上的玻璃绝缘层。
[0026]根据本发明的另一方面，多层电子元件可以包括:其中堆叠有多个金属磁性层的金属磁性体；和形成于所述金属磁性体内部的内部导电图案部分，其中，所述金属磁性体的最外部分可以由含有玻璃的致密层填充，且与所述金属磁性体的中央部分相比，所述致密层的金属填充率增加了 10体积％以上。
[0027]从所述金属磁性体表面起的形成于金属磁性体最外部分的致密层的厚度可以为每个上覆盖层和下覆盖层厚度的30-80%。
[0028]从所述金属磁性体表面起的形成于金属磁性体最外部分的致密层的厚度可以为边缘部分厚度的30-80%。
[0029]所述致密层的金属填充率可以为70体积％以上。
[0030]根据本发明的另一方面，一种制造多层电子元件的方法，所述方法可以包括:制备多个金属磁性片；在所述金属磁性片上形成导电图案；堆叠并烧结上面形成有所述导电图案的金属磁性片，以形成金属磁性体；用玻璃溶液涂覆所述金属磁性体的表面；和热处理涂覆玻璃的金属磁性体，以在所述金属磁性体内部的最外部分形成玻璃吸收部分。
[0031]所述玻璃溶液可以含有5-20重量％的玻璃。
[0032]所述涂覆玻璃的金属磁性体可以含有1.0-4.0重量％的玻璃。
[0033]将所述涂覆玻璃的金属磁性体可以在600-750°C下进行热处理。
[0034]所述玻璃吸收部分的形成使得从所述金属磁性体表面起的玻璃吸收部分的厚度为每个上覆盖层和下覆盖层以及边缘部分厚度的30-80%。
【附图说明】
[0035]本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将通过与附图结合的以下【具体实施方式】得到更清楚的解释，其中，
图1为根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的立体图；
图2为图1沿线条1-1’的横断面视图；
图3为根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的横断面视图；
图4为根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的横断面视图；
图5为使用扫描电子显微镜(SEM)通过观察图2中A部分和B部分的精细结构获得的照片；和图6为流程图，显示了制造根据本发明的示例性实施方式的多层电子元件的方法。
【具体实施方式】
[0036]下面将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细的描述。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]为了清楚地描述本发明的示例性实施方式，定义了六面体的方向。附图中显示的L、W和T分别指长度方向、宽度方向和厚度方向。本发明中，所述厚度方向可以和磁性层堆叠的方向相同。
多层电子元件
[0040]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。本发明中，多层电感器将通过举例的方式进行说明，但本发明并不限于此。
[0041]图1为根据本发明的示例性实