专利名称：芯片感抗器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片感抗器，所述感抗器具有充分的焊接耐热性能并具有改进的在高频段(特别是在千兆赫频段)内的感抗特性，从而可以发送达几千兆赫的频段内的电路信号并可以截止高于上述频段内的频率的高频躁声。
作为铁淦氧粉末可以采用诸如Ni-Cu-Zn、Mn-Zn、Mn-Mg-Zn、Ni-Zn等铁淦氧材料。例如环氧树脂、苯酚、聚丙烯橡胶和聚四氟乙烯等树脂都具有良好的性能。
通常可以用一条曲线说明上述高频芯片珠件(芯片感抗器)。在曲线上感抗在交叉点(磁通的实部和虚部值在其上相等的频率，换句话说，在该频率上感抗和阻抗相等。即感抗和阻抗“相交”)和其相邻位置上增大。
近几年，高频(千兆赫频段)传输的信号用于移动无线电话电路等，同时大大要求改善感抗特性。
另一方面，在日本未审定的专利申请10-270255中描述的上述高频芯片珠件，其交叉点在低于1千兆赫的频段。因此具有所需频率的传输信号将被作为躁声切除掉。这将造成元器件的频率特性不能令人满意。
元器件的软熔焊的温度很高。在有些情况下，元器件将因焙烧或熔融而发生变化。软熔是将外部的电极在高频芯片珠件上成型的过程。特别是在近几年广泛应用的无铅焊料(Pb)的熔点高于含有铅的焊料的熔点20至50℃。因此上述的高频芯片珠件的耐热性能是不能另人满意的。
另外，当聚四氟乙烯用于高频芯片珠件时，由于表面自由能很小，所以外部电极的粘固非常弱，因而不能实现高的可靠性。
在上述的结构设计中，由于体件包含铁淦氧粉末和树脂，利用树脂可以使铁淦氧粉末成型，并且可以省去焙烧过程。据此，可以简化具有至少一个螺旋电极的体件的制作过程。
而且在上述结构设计中，由于体件具有铁淦氧粉末和树脂，所以可以减小包含有螺旋电极的整个体件的介电常数，并降低有可能在外部电极之间和在外部电极与螺旋电极之间产生的杂散电容。作为结果，在上述的设计结构中，阻抗的峰顶部分可以向高频侧移动。此点将实现类似滤波器的特性，使在低频段的信号被发送，并且与低频段相对应的高频段的信号被吸收。
另外，在上述设计结构中，由于根据频率-感抗特性的感抗交叉点在1千兆赫至高于1千兆赫的范围内，所以可以避免具有所需频率的传输信号作为躁声被切除掉，从而可以改善频率特性。
在芯片感抗器中，优选铁淦氧系由六方晶形铁淦氧(Zn2Y型铁淦氧、Co2Y型铁淦氧和Co2Z型铁淦氧)、Ni铁淦氧和NiCo铁淦氧构成的铁淦氧组中选出的一种。
在上述结构设计中，由于采用了一种特殊的铁淦氧，所以可以将根据上述频率-感抗特性的感抗交叉点固定设置在1千兆赫或高于1千兆赫的位置。
在芯片感抗器中，优选树脂系至少一种由聚醚醚酮、间同立构聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚苯并噁嗪酮和聚丁二烯-丙烯晴等构成的树脂组中的一种。
由于芯片感抗器优选采用特殊的树脂，所以根据频率感抗特性的感抗的交叉点可以固定设置在1千兆赫或高于1千兆赫位置上，并且另外还可以改善芯片感抗器的耐热性能。例如可以避免芯片感抗器受到诸如由于熔融或焙烧等因软熔时产生的热发生变化等干扰。
在根据
图1所示的本发明的芯片感抗器中至少有一个螺旋电极3嵌在形状为六方形或圆柱形的芯片感抗器体的内侧。螺旋电极3由诸如银等导电金属构成，或由基本为拱带形的导电粘合剂构成，并且其设置应使螺旋电极3的中心轴和芯片感抗器2体的轴相互平行。利用第一通孔螺旋电极3的相邻的拱带形部分相互连接，所述通孔在芯片感抗器体件2的轴向上延伸，对此在图中未示出。
在芯片感抗器体件2的两侧纵向上形成由诸如银等导电金属或由导电粘合剂构成的外部电极1。螺旋电极3和每个外部电极1通过在芯片感抗器体件2上延伸的第二通孔连接在一起，对此在图中未示出。
芯片感抗器体件2包括铁淦氧粉末或树脂(聚合物)的混合物。优选应用下述的涂覆工艺形成芯片感抗器。下述的第一和第二覆层包括铁淦氧粉末和树脂的混合物，并且涂覆在层的厚度方向上，使相邻的第一和第二覆层相互导电和固定连接。从而制成本发明的芯片感抗器。
下面将对涂覆工艺加以详细的说明。形成每层包含有铁淦氧粉末和树脂混合物的第一涂覆层。在该涂覆层上形成第一通孔。一种诸如银等导电金属或导电粘接剂加在每个通孔中。通过将电极3部分印制在第一覆层上形成螺旋电极3部分，使每个第一覆层部分上形成的螺旋电极3与第一通孔的一端连接。
形成每层包含有铁淦氧粉末和树脂混合物的第二覆层。在该覆层上形成第二通孔。一种诸如银等导电金属或导电粘接剂加入每个通孔中。接着第二覆层被设置在重叠的第一涂覆层的两相对侧，从而从两侧夹住第一涂覆层，以便保证相邻的第一和第二涂覆层之间的导电。从而形成根据本发明的芯片感抗器。
上述芯片感抗器的根据其频率-感抗特性的交叉点通过对下述铁淦氧材料和树脂的选择设置在1千兆赫至高于1千兆赫的频段内。
根据上述的设计结构，芯片感抗器体2包含铁淦氧粉末和树脂的混合物。据此铁淦氧粉末因树脂而被成型。所以可以省去焙烧，非常便于生产具有至少一个螺旋电极3的芯片感抗器体件2。
另外，在上述设计结构中可以降低包含有螺旋电极3的整个芯片感抗器体件2的介电常数，并且减少了外部电极1之间和外部电极1与螺旋电极3之间的杂散电容，这是因为芯片感抗器体件2包含铁淦氧粉末和树脂之故。其结果导致阻抗的峰顶移至高频侧。此点将实现类似滤波器的特性，使低频段内的信号被传送，而与该低频段相比在较高频率端的信号将被吸收。
另外，在上述的设计结构中根据频率-阻抗特性的阻抗的交叉点在1千兆赫至高于1千兆赫频段内。因此，可以将针对频率而设置的增大的感抗在千兆赫及其相邻频段陡峭地增长。所以可以避免具有所需频率的传输信号被作为躁声切除掉。因而大大改善了感抗器的频率特性。
通常，上述的芯片感抗器的阻抗Z用Z＝X+R＝ωL0μ’+ωL0μ”表示，其中ω为频率，L0为空心螺旋的电感(L为电感)，μ’为磁通的实部和μ”为磁通的虚部。X＝ωL0μ’在低于交叉点的频率范围内占主导地位。X将与频率的提高成比例地增大。另一方面，R＝ωL0μ”在高于交叉点的频率范围内占主导地位。
在本发明的芯片感抗器中，交叉点位于1千兆赫和高于1千兆赫的范围内。因此，在频率超过在1千兆赫频段的交叉点后，R分量将增大。因此，感抗将急剧增长。
下面将对照本发明的实施例和比较例对本发明的特殊树脂加以说明。对在下述表1中列出的Ni-Co铁淦氧(平均粒度1.1μm)和相应的树脂以容积比1∶1加以混合，制备相应的混合材料。采用上述混合材料(试样1至10号)应用上述涂覆工艺制备芯片感抗器。在表1中列出相应的芯片感抗器的感抗的峰值频率。相应的芯片感抗器的交叉点在1千兆赫至高于1千兆赫的范围内。
接着将相应的芯片感抗器浸入无铅焊浴中30秒，然后取出。利用显微镜放大100倍对作为原始件的每个芯片感抗器2进行观察。表1列出观察结果。焊浴的温度为260℃。在表1中Ip为感抗的缩略语。
表1
如在表1中所示，列出包含有选出的作为树脂的环氧树脂、苯酚、丙烯睛/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯睛或聚四氟乙烯等的芯片感抗体件的外观。从表中可见外观恶化。另一方面，包含有聚醚醚酮、聚酰亚胺、间同立构聚苯乙烯、聚苯并噁嗪酮、聚丁二烯-丙烯睛的芯片感抗器2的耐热温度高并且焊接时的耐热性能特别好。因此，芯片感抗器体2可以另人满意地用于无铅型高熔点焊接。
实验结果表明，作为本发明的树脂优选采用其玻璃相变温度Tg为162℃或高于此值(Tg≥162℃)的热塑树脂和其热恶化温度为273℃或高于此值(Tg≥273℃)的热塑树脂。
下面分别对其交叉点的频率高于1千兆赫的试样11号(曲线图中的举例)和其交叉点的频率低于1千兆赫的试样12号(曲线图中的比较例)加以论述。首先用由Ni-Co-Zn铁淦氧和聚酰亚胺构成的混合材料应用涂覆工艺制作作为11号试样的芯片感抗器。
用由Ni-Zn铁淦氧和聚酰亚胺构成的混合材料应用涂覆工艺制作作为比较例的12号试样的芯片感抗器。此时的芯片感抗器的形状和大小以及螺旋电极的数量与11号试样相同。
利用网络分析仪(HP8753D)对相应的芯片感抗器的阻抗特性进行测量。根据本发明的11号试样的芯片感抗器的交叉点位于1.01千兆赫。作为比较例的12号试样的芯片感抗器的交叉点位于350兆赫。图2中示出上述相应的感抗特性的测量结果。
如图2所示，在采用其频率-感抗特性的交叉点低于1千兆赫的由Ni-Zn铁淦氧和聚亚酰胺构成的混合材料(用虚线示出)时，随着频率的升高，阻抗平缓地增长，并且在很宽的频率范围内感抗很大。因而势必在兆赫频段内的所需的信号被作为躁声被截取掉。
另一方面，在采用根据其频率-感抗特性的交叉点高于1千兆赫的由Ni-Co-Zn铁淦氧和聚亚酰胺构成的混合材料(用实线示出)时，在1千兆赫频段及其相邻频段随着频率的升高，感抗将急剧地增长。因而势必低于1千兆赫频段及其相邻频段具有所需频率的电路信号并未被截取掉，从而实现对信号截止的抑制。
在上述举例中铁淦氧与树脂的混合比通常被设定在1∶1(容积比)。但并不限于该比例。优选铁淦氧和树脂的混合比在3∶7至19∶1的范围内(容积比)。
在铁淦氧容积的量度小于30％时，将出现磁通不希望的降低并且感抗将减小。另一方面在铁淦氧容积的量度大于95％时，将出现材料的流动特性的不希望的降低。
根据本发明，铁淦氧粉末的粒度优选在0.05μm至10μm的范围内。在采用其粒度小于0.05μm的铁淦氧粉末的情况下，将出现比面区的不希望的增大，因而将降低处理时的材料流动特性。另一方面，在粒度大于10μm时，覆层表面将硬化，并且其可加工性将恶化。
另外，根据本发明最好将芯片感抗器体2内的铁淦氧粉末尽可能均匀地分布，并且树脂置于尽可能均匀分布的铁淦氧粉末之间。例如在芯片感抗器体2内的铁淦氧粉末分布不均匀明显的情况下，在有些情况下具有体件2的芯片感抗器的特性分散很大。
对铁淦氧粉末和树脂进行混合的方法并没有特殊的限制。例如在聚醚醚酮或间同立构聚苯乙烯的情况下，可以利用捏合机或双螺旋挤压机对铁淦氧粉末和树脂进行短时间的糅合，使树脂不致受热恶化。
如上所述，本发明的芯片感抗器包括体件，所述体件含有铁淦氧粉末和树脂，并且在体件上至少形成一个螺旋电极，其中根据频率-感抗特性的交叉点位于1千兆赫至高于1千兆赫的范围内。
在上述的结构设计中，由于根据频率-感抗特性的交叉点在至少为1千兆赫的频率上可以在千兆赫频段或其相邻的频段上陡峭地设置根据频率-感抗特性的感抗的增长，并且具有低于千兆赫频段及其相邻频段所需频率的信号可以避免作为躁声被切掉。
权利要求
1.一种芯片感抗器，包括一个感抗体件，包含铁淦氧粉末和树脂；和设置在感抗体件上至少一螺旋电极；根据频率-感抗特性的感抗交叉点在1千兆赫至高于1千兆赫的频段内。
2.按照权利要求1所述的芯片感抗器，其中铁淦氧系由六方晶形铁淦氧(Zn2Y型铁淦氧、Co2Y型铁淦氧和Co2Z型铁淦氧)、Ni铁淦氧和NiCo铁淦氧构成的铁淦氧组中选出的一种。
3.按照权利要求1或2所述的芯片感抗器，其中树脂包括至少由聚醚醚酮、聚酰亚胺、间同立构聚苯乙烯、聚苯并噁嗪酮、聚丁二烯-丙烯睛等构成的树脂组中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种芯片感抗器,所述芯片感抗器体包含铁淦氧粉末和树脂。在芯片感抗器体上形成至少一个螺旋电极。对铁淦氧粉末和树脂的选择应使根据频率感抗特性的感抗交叉点在1千兆赫至高于1千兆赫的频段内。
文档编号H01F27/02GK1372275SQ02105100
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月21日 优先权日2001年2月21日
发明者伴野国三郎, 大沢隆司, 川上章彦, 福岛光宏, 户田崇 申请人:株式会社村田制作所