专利名称：电子元件及制造该部件的方法
技术领域：
本发明涉及电子元件和电子元件的制造方法，特别涉及具有一种结构的电子元件，在该电子元件的结构中，连接到内导体的外电极形成在镶嵌了内导体的铸模体表面上，以及用于电子元件的制造方法。
步骤1首先，形成铸模体，在该铸模体中，缠绕铜线的空心线圈被镶嵌在与磁粉混合并揉搓的树脂或橡胶中，以便暴露空心线圈的两个端部。
步骤2用酒精或中性脱脂溶剂清洗包括空心线圈(内导体)暴露部分的铸模体的表面，然后，使用酸性或碱性溶液对该表面进行粗糙蚀刻。
步骤3在铸模体浸渍在包含钯离子的溶液之后，用还原剂将钯离子还原，以使金属钯核沉积在铸模体的表面上。
步骤4下一步，进行化学镀膜法镀镍，在铸模体的整个表面上形成金属膜。
步骤5在金属膜的必要部分用抗蚀剂涂覆之后，进行蚀刻以除去金属膜的不必要的部分。
步骤6下一步，除去抗蚀剂，在金属膜上进行几种电镀，从而形成外部电极。
以这种方式，获得如
图10所示的表面安装型电感器。
然而，在由化学镀膜法形成金属膜的方法中，在铸模体浸渍在包含钯离子的溶液中之后，铸模体上的钯离子用还原剂还原，由于沉积金属钯核，而在铸模体的表面上提供了钯催化剂，形成在铸模体表面上的金属膜的黏着性受钯核的黏着性的影响，所以，很难在铸模体(具有树脂或橡胶作为主要成分的磁性材料)(以后简称为铸模体的表面)和内导体的暴露表面(以后简称为内导体的暴露表面)的两个表面形成具有良好黏着性的金属膜，因此，为了改善铸模体表面和内导体暴露表面的黏着性，需要严格控制用于化学镀膜法条件的含有钯离子的溶液浓度和粘性，在这种情况下，存在增加成本的问题。
为获得上述目的，本发明人已经研究了沉积在铸模体表面上的钯的密度和化学镀膜法镀膜的黏着性之间的关系，已经发现，在使用钯作为催化剂的化学镀膜法中，1)当钯整体上大密度沉积时，由化学镀膜法形成的金属膜和铸模体(含有树脂或橡胶作为主要成分的磁性材料)之间的黏着性是很好的，但金属膜和内导体的暴露部分之间的黏着性可能变成不足，2)相反，当低密度沉积钯时，由化学镀膜法形成的金属膜和内导体(金属)的暴露表面之间的黏着性是很好的，但金属膜和铸模体(含有树脂或橡胶作为主要成分的磁性材料)之间的黏着性可能变为不足，此外，发明人已经对沉积在由包含树脂或橡胶作为主要成分的磁性材料制成的铸模体的表面(铸模体表面)上的钯的密度和暴露在铸模体的内导体的表面上的钯的密度之间的关系进行了试验，以及对化学镀膜法镀膜的黏着性进行了试验，上述工作使得发明人做出了本发明。
就是说，本发明的电子元件包括由镶嵌在铸模体内的金属制成的内导体，铸模体是把包含树脂或橡胶作为主要成分的绝缘材料铸成预定形状形成的，以至至少部分内导体暴露在铸模体的表面上；外电极，其连接到内导体并提供在包括在铸模体的表面上内导体被暴露的区域的预定区域，钯以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度沉积在铸模体的表面上，其中钯沉积在形成的外电极上而不沉积在内导体暴露的区域；钯以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度沉积暴露在铸模体表面上的内导体上，以及，至少构成部分外电极的金属膜在沉积钯的区域中由化学镀膜法形成。
在本发明的电子元件中，钯以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度沉积在铸模体的表面上形成外电极的区域内的内导体没有暴露的区域；钯以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度沉积暴露在铸模体表面上的内导体上；至少构成部分外电极的金属膜形成在钯以固定密度沉积的区域中(铸模体的表面和内导体的暴露表面)，因此，就有可能获得一种电子元件，在该电子元件中，金属膜与提供的铸模体表面和内导体暴露表面具有非常好的黏着性，通过外部电极的外部连接具有高可靠性。
就是说，虽然金属膜与铸模体表面和内导体暴露表面的黏着性很容易受沉积钯的密度(每单位面积沉积)影响，当沉积钯的密度设置在上述范围时(0.5至1.5μg/cm2的密度沉积在铸模体表面，0.05至0.3μg/cm2的密度沉积内导体暴露表面)，就能够形成金属膜与铸模体表面和内导体暴露表面非常好的黏着性。
此外，在本发明的电子元件中，内导体的两个端部暴露在铸模体的表面上，并形成了一对外电极，以便与两个端部电连接。
例如，本发明适用于表面安装型电感器，在该电感器中提供一对外电极在铸模体表面上，以便连接到导电线圈的两个端部，该铸膜体是致使线圈导体(内导体)被镶嵌在与磁粉混合并揉搓的树脂或橡胶的磁性材料中以便形成固定的形状而形成的。在这种情况中，就能够形成金属膜与铸模体表面和内导体暴露表面具有非常好的黏着性。因此，就能够提供一种具有高可靠性的如电感器的电子元件。
此外，在本发明的电子元件中，绝缘材料包括与磁粉混合和揉搓的树脂和橡胶。
本发明可以应用到绝缘材料包括与磁粉混合和揉搓的树脂和橡胶中，在这种情况中，可能提供一种如电感器的电子元件，该电感器在外部电极和铸模体之间具有非常好的黏着性并具有高可靠性。
另外，在本发明的电子元件中，内导体包括金属线螺旋缠绕的线圈导体。
例如，通过把本发明应用到表面安装型电感器，其中，外电极形成在具有线圈导体的铸模体的表面上，就是说，镶嵌螺旋缠绕的金属线作为内导体，就可能提供一种在构成外电极的金属膜和铸模体之间具有良好黏着性和高可靠的电子元件。
此外，在本发明的电子元件中，内导体至少由从Cu、Ag、Al、Ni和它们的合金中选择的一种材料制成。
通过把本发明应用到电子元件，至少使用从Cu、Ag、Al、Ni和它们的合金中选择的一种材料作为构成内导体的材料。
此外，本发明电子元件的制造方法包括步骤把金属制成的内导体镶嵌在铸模体内，铸模体是把包含树脂或橡胶作为主要成分的绝缘材料铸成预定形状形成的，以至至少部分内导体暴露在铸模体的表面上；以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度把钯沉积在没有暴露内导体的铸模体的表面上，以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度把钯沉积在暴露在铸模体表面上的内导体上；沉积之后，通过进行化学镀膜法，把金属膜形成在铸模体的表面上；在铸模体表面上包括暴露内部导体的区域的预定区域中，提供与内部导体电连接的外部电极。
在钯以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度沉积在该区域(铸模体表面)之后，在该区域，内导体没有暴露在铸模体上，钯以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度沉积暴露在铸模体表面上的内导体的表面(内导体的暴露表面)，通过化学镀膜法，就能够形成金属膜与铸模体表面和内导体暴露表面具有非常好的黏着性，因此，能够有效地制造高可靠的电子元件。
然而，如果金属膜形成在铸模体的表面上，当在铸模体表面上的钯沉积小于0.5μg/cm2时，铸模体表面和金属膜之间的黏着性就会变坏，此外，当在铸模体表面上的钯沉积超过1.5μg/cm2时，在化学镀膜溶液中的钯核的分离会增加，因此，使得化学镀膜溶液的质量下降，因而增加了成本，因此，要求在铸模体表面上沉积钯的范围在0.5至1.5μg/cm2内。
此外，当在内导体暴露表面上的钯沉积超过0.3μg/cm2时，如果金属膜由化学镀膜法形成在内导体暴露表面上，内导体暴露表面和金属膜之间的黏着性就会变坏，此外，当在内导体暴露表面上的钯沉积小于0.05μg/cm2时，特别要避免部分地进行化学镀膜，因此，要求在内导体暴露表面上沉积钯的范围在0.05至0.3μg/cm2内。
此外，本发明电子元件的制造方法还包括步骤通过干法喷沙，把包括内导体的暴露部分的铸模体表面上的预定区域进行粗糙度处理；通过把铸模体浸渍在蚀刻溶液中，对干法喷沙粗糙的内导体的暴露表面进行平滑处理；在平滑处理之后，进行化学镀膜以在包括内导体的暴露部分的铸模体的表面上形成金属膜。
包括内导体暴露部分的铸模体表面上的固定区域已经由干法喷沙和由干法喷沙的粗糙内导体的暴露表面已经由浸渍铸模体在蚀刻溶液中平滑之后，通过化学镀膜，就能够有效地形成与铸模体表面和内导体暴露表面具有非常好的黏着性的金属膜。
就是说，钯离子还原到金属钯的速率一般说来在如铜等金属制成的内导体暴露表面上是比较低的，铜具有的离子化趋势大于钯的离子化趋势，由于铸模体表面的粗糙度大于被平滑的内导体暴露表面的粗糙度，按照固着效应，钯离子沉积在铸模体表面上的密度大于内导体暴露表面上的密度。因此，通过使用还原剂，把沉积在铸模体表面上的钯离子还原，就能够使在铸模体表面上沉积的钯密度大，而在内导体暴露表面上沉积的钯薄，之后进行化学镀膜，就能够有效地形成与铸模体表面和内导体暴露表面具有非常好的黏着性的化学镀膜。
此外，本发明电子元件的制造方法还包括步骤把铸模体浸渍在有机溶液中只粗糙铸模体表面；之后，通过进行化学镀膜，在包括内导体暴露部分的铸模体的表面上的预定区域内形成金属膜。
在把铸模体浸渍在有机溶液中只粗糙铸模体的表面之后进行化学镀膜，就能够使在铸模体表面上钯沉积密度大，而在内导体暴露表面上钯沉积薄，因此，就能够有效地形成与铸模体表面和包括内导体暴露部分的铸模体表面上固定区域中的内导体暴露表面具有非常好的黏着性的金属膜。
发明的
具体实施例方式
此后，本发明实施例的描述将使发明的特征更加清楚。
实施例1在实施例1中，描述制作具有下述结构的表面安装型电感感器作为例子，在该例中，连接到作为感性元件的铜线圈2(内导体)的两端2a和2b的外电极4a和4b提供在铸模体3的两端，铸模体3由磁性材料(铁氧体树脂)与镶嵌在其中的铜线圈构成。
步骤1如图1所示，首先，铸模体3的尺寸是4.5mm×3.2mm×3.2mm，其中，铜线圈2的线径是0.2mm，线圈内径是1.8mm，线圈长度是3.2mm，铜线圈镶嵌在铁氧体树脂1(磁芯)中，铁氧体树脂由Fe2O3、NiO、CuO、ZnO构成的铁氧体粉末和PPS(聚亚苯基硫化物)树脂混合并揉搓而成。
步骤2下一步，如2所示，对铸模体3进行喷沙(干法喷沙)处理以粗糙它的表面，喷沙粉(在实施例1中使用平均粒子直径约40μm的铝粉)以固定压力吹向铸模体3的两个端面。
步骤3下一步，暴露在铸模体3表面上的铜线圈(内导体)的表面由把铸漠体3浸渍在铜蚀刻溶液(氯化铁标准溶液)中约10到30秒来平滑，铸模体3用碱性清洗溶液清洗，在用弱硫酸(5％的H2SO2)清洗之后，再用大量的水进行清洗。
步骤4然后，铸模体3在室温下浸渍在预浸溶液中一分钟(20ml/l的Pri DipNeoganth B(日本Atotech K.K.公司))与1ml/l的硫酸的混合液)，而且，在碱性钯催化溶液(40ml/l的activator Neoganth 834(日本Atotech K.K公司)与所加的5g/l的硼酸溶液，溶液的ph值调整到10.5-11.0)中浸渍五分钟，溶液的温度保持在40℃，用水清洗铸模体3约一分钟，然后，在30℃的钯还原溶液(Reducer Neoganth WA(日本Atotech K.K.公司)与所加的5g/l硼酸的溶液)中浸渍五分钟，用水清洗铸模体3约一分钟。如图3所示，以这种方式，金属钯核被沉积在铸模体3的整个表面。
而且，这时，在铜线圈2(内导体暴露表面)的暴露表面上沉积的金属钯核的密度是0.05至0.3μg/cm2，在铁氧体树脂1的表面(铸模体表面)上沉积的密度是0.5至1.5μg/cm2，因此，沉积了金属钯核10，以至在铁氧体树脂1上的金属钯核密度大，在暴露的铜线圈2上的金属钯核密度小。
步骤5之后，化学镍镀溶液(100ml/l的ICP NICORON USD-M(OKUNO化学工业公司)与50ml/l的ICP NICORON USD-1(OKUNO化学工业公司)的混合溶液，溶液的ph值调整到5)被保持在85℃，铸模体3被浸渍在化学镍镀溶液中30分钟进行化学镀膜，如图4所示，约1μm厚的镍膜5(化学镀镍膜)形成在铸模体3的整个表面。
步骤6然后，如图5所示，化学镀镍膜5的必要部分(该部分将成为外电极)由抗蚀剂11覆盖，化学镀镍膜5的不必要部分由酸除去(图6)。
步骤7在除去抗蚀剂11及铸模体3干燥之后，剩在铸模体3上的化学镀镍膜5以镍和锡的顺序被电镀。如图8所示，以这种方式，获得了具有三层结构的外电极4a和4b的表面安装型电感器，由化学镀镍膜5、电镀镍膜6、电镀镍膜7构成的三层结构提供在铸模体3的两个端部。
在实施例1中，因为使用碱性钯离子溶液，钯离子还原到由铜制成的内导体(铜线圈)的暴露表面上的金属钯的比率较小，因为铜的离子化趋势大于钯的离子化趋势。
另一方面，铁氧体树脂1的表面粗糙度大于由上面步骤3平滑的铜线圈2的暴露表面的粗糙度，根据固着效应，沉积的钯离子比沉积在铜线圈2的暴露表面上的钯离子密度大。
因此，通过使用还原剂，把沉积在铸模体3的表面上的钯离子还原，就能够沉积钯离子，致使在铁氧体树脂上钯的沉积密度大，在暴露的铜线圈2上钯沉积的密度小，并且在下面的化学镍镀中，就能形成与铁氧体树脂1和暴露的铜线圈2具有良好的黏着性的镍膜5(化学镀镍膜)。
而且，当沉积密度在铜线圈2上超过0.3μg/cm2时，化学镀镍膜5的黏着性降低，当钯的沉积密度变为0.05μg/cm2或更小时，可能引起在一部分上不能产生化学镀镍膜，因此，需要在铜线圈2上设置沉积密度的范围，即，0.05至0.3μg/cm2。
此外，当钯的沉积密度在铁氧体树脂1上小于0.5μg/cm2时，化学镀镍膜5的黏着性变化，当钯的沉积密度超过1.5μg/cm2时，较多的金属钯核10溶解在化学镀镍溶液中，加速了化学镀镍溶液的质量下降，从而增加了成本，因此，需要在铁氧体树脂1上设置沉积密度的范围，即，0.5至1.5μg/cm2。
另外，按照实施例1的方法，与常规方法进行比较，很容易控制含有钯的溶液的浓度和粘性，因此，能够降低生产成本。
此外，关于常规测试样品(制成的电感器产品)，在铁氧体树脂1和暴露的铜线圈2上沉积的钯基本上具有相同的沉积密度，而根据实施例1测试的样品(制成的电感器产品)，沉积在铁氧体1上的钯的密度大，沉积在导体线圈2的表面上的钯的密度小，进行了粘结强度测试，以便检查外电极4a和4b(图8)与铸模体3的黏着性。测试结果显示在表1中。
然而，在表1中，粘结强度缺陷率(％)表示为百分比。表1
*号表示出现沉积缺陷而且，对于粘结强度测试，当测试样品(电感器)被放在温度250℃的热板上十分钟时，如果测试样品的外电极发生松动或部分地分离，则判断粘结强度存在缺陷。
从表1可清楚地看出，在常规测试样品1到5号，当铁氧体1上的钯沉积密度的范围在0.5至1.5μg/cm2时，外电极与铁氧体树脂的粘结强度变得很好，当导体线圈上的钯沉积密度的范围在0.05至0.3μg/cm2时，外电极与导体线圈的粘结强度变得很好。然而，应当理解，外电极同时与铁氧体树脂和导体线圈具有良好的粘结强度是很困难的。相反，在本发明实施例的测试样品(电感器)6到10号，应当理解，外电极与铁氧体树脂和导体线圈都具有良好的粘结强度。
实施例2在实施例2中，只描述把铸模体浸渍在有机溶液中平滑铸模体的表面。
步骤1首先，制备与实施例1中的铸模体一样的铸模体，即铸模体3的尺寸是4.5mm×3.2mm×3.2mm，其中，铜线圈2的线径是0.2mm，线圈内径是1.8mm，线圈长度是3.2mm，铜线圈2镶嵌在铁氧体树脂1(磁芯)中，铁氧体树脂由Fe2O3、NiO、CuO、ZnO构成的铁氧体粉末和PPS(聚苯硫)树脂混合并揉搓而成。
步骤2然后，如图9所示，铸模体3浸渍在含有丙酮作为主要成分的有机溶液中一到五分钟，铁氧体树脂1的表面由化学腐蚀粗糙，因此，微小的粗糙形成在铁氧体树脂1(铸模体)的表面。而且，同时，铜线圈2的暴露表面没有由有机溶液12侵蚀，没有在线圈2的表面上形成粗糙。
步骤3下一步，铸模体3用碱性清洗溶液和弱硫酸(5％的H2O2)清洗之后，再用大量的水进行清洗。
步骤4然后，与实施例1的步骤4到7相同，在钯已经被沉积在铸模体3的表面之后，铁氧体树脂上的密度大，暴露铜线圈2上的密度小(见图3)，然后，进行化学镍镀(见图4)，在化学镍镀膜5的必要部分由抗蚀剂11覆盖之后(见图5)，化学镍镀膜5的不必要部分由酸除去(见图6)，除去抗蚀剂11(见图7)，然后，在剩余在铸模体3上的化学镀镍膜5上以先镍和后锡的顺序进行电镀。因此，如图8所示，获得了具有三层结构的外电极4a和4b的表面安装型电感器，由化学镀镍膜5、电镀镍膜6、电镀镍膜7构成的三层结构提供在铸模体3的两个端部。
同样，在实施例2中，钯离子还原到由铜制成的内导体(铜线圈)的暴露表面上的金属钯的比率较小，因为铜的离子化趋势大于钯的离子化趋势，由于铁氧体树脂1的粗糙度大于铜线圈2的暴露表面粗糙镀，按照固着效应，钯离子沉积在铁氧体树脂1上的密度大于铜线圈2暴露表面上的密度。
因此，通过使用还原剂，把沉积在铸模体表面上的钯离子还原，就能使在铁氧体1上沉积的钯密度大，而在暴露铜线圈2上沉积的钯薄，之后进行化学镀膜，就能形成与铁氧体树脂1和暴露铜线圈2具有非常好的黏着性的镍膜5(化学镀镍膜)。
此外，同样在实施例2中，与常规方法进行比较，很容易控制含有钯的溶液的浓度和粘性，因此，可能降低生产成本。
此外，在实施例2中，使用丙酮组有机溶液，以便通过化学侵蚀来粗糙铁氧体树脂1的表面，但是，也可以使用各种不同的有机溶液，这些溶液不改变铜线圈2的暴露表面只侵蚀铁氧体树脂的表面。
另外，在上述实施例1和实施例2中，形成化学镀镍膜作为金属膜，但是，也可以形成其他金属的化学镀膜(例如，铜等)，这些镀膜由钯催化作为金属膜。
此外，在上述的实施例1和2中，描述了具有由化学镀镍膜、镍电镀膜、以及锡电镀膜构成的三层结构的外电极，但是外电极的具体结构没有特定限制，是否由单一层结构或多层结构构成，以及层数，这些层中每一层的组合等，当外电极是由多层结构制成时，这些外电极是可以修改变化的。
另外，在上述实施例1和实施例2中，作为例子描述了表面安装型电感器的电子元件，但是，本发明可应用于各种电子元件的制造而没有局限于电感器，例如，层压电容器、层压变阻器、合成LC部件等。
而且，本发明没有局限于关于其它点的上述实施例，在本发明的精神和范围内能够对实施例进行各种修改。
权利要求
1.一种电子元件，包括由镶嵌在铸模体中的金属制成的内导体，铸模体是把包含树脂或橡胶作为主要成分的绝缘材料铸成预定形状形成的，以至至少部分内导体暴露在铸模体的表面上；外电极，其电连接到内导体并提供在包括内导体被暴露的区域的铸模体的表面上的预定区域，其中，钯以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度沉积在铸模体的表面上除内导体暴露的区域之外的形成外电极的区域；钯以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度沉积在暴露在铸模体表面上的内导体上，以及金属膜，其至少构成部分外电极并且是在沉积钯的区域中由化学镀膜法形成。
2.按权利要求1所述的电子元件，其特征在于内导体的两个端部暴露在铸模体的表面上，形成一对外电极，以便与两个端部电连接。
3.按权利要求1所述的电子元件，其特征在于绝缘材料包括与磁粉混合的树脂或橡胶。
4.按权利要求1所述的电子元件，其特征在于内导体包括金属线螺旋缠绕的线圈导体。
5.按权利要求1所述的电子元件，其特征在于内导体至少由从Cu、Ag、Al、Ni和它们的合金中选择的一种材料制成。
6.一种电子元件的制造方法，包括步骤把金属制成的内导体镶嵌在铸模体内，铸模体是把包含树脂或橡胶作为主要成分的绝缘材料铸成预定形状形成的，以至至少部分内导体暴露在铸模体的表面上；以0.5至1.5μg/cm2的沉积密度把钯沉积在铸模体的表面上内导体没有暴露的区域，并以0.05至0.3μg/cm2的沉积密度把钯沉积在暴露在铸模体表面上的内导体上；沉积之后，通过进行化学镀膜法，把金属膜形成在铸模体的表面上；以及在预定区域提供与内导体电连接的外部电极，预定区域包括铸模体的表面上的内导体被暴露的区域。
7.按权利要求6所述的电子元件制造方法，其特征在于包括步骤通过干法喷沙，把包括内导体的暴露部分的铸模体表面上的预定区域进行粗糙度处理；通过把铸模体浸渍在蚀刻溶液中，对由干法喷沙粗糙的内导体的暴露表面进行平滑处理；以及在平滑处理之后，进行化学镀膜以在包括内导体的暴露部分的铸模体的表面上形成金属膜。
8.按权利要求6所述的电子元件制造方法，其特征在于包括步骤把铸模体浸渍在有机溶液中只粗糙铸模体表面；之后，通过进行化学镀膜，在包括内导体暴露部分的铸模体的表面上的预定区域内形成金属膜。
全文摘要
一种电子元件,包括由镶嵌在铸模体中的金属制成的内导体,铸模体是把铁氧体树脂铸成预定形状形成的,以至至少部分内导体暴露在铸模体的表面上,连接到内导体的外电极提供在包括内导体的暴露部分的铸模体的表面上的预定区域,在钯以0.5至1.5μg/cm
文档编号H01F41/04GK1351359SQ0113436
公开日2002年5月29日 申请日期2001年11月1日 优先权日2000年11月1日
发明者浜谷淳一, 大岛序人 申请人:株式会社村田制作所