多層感應元件及其製造方法

2023-05-04 02:46:21 1

專利名稱：多層感應元件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及多層感應元件及其製造方法，其中的多層感應元件在它的基體內部具有主要成分為銀的內部導體，基體是由屬於尖晶石鐵氧體的組成物構成的，以衰減噪音成分。
在電子設備中，元件安裝密度一向過密，導致了元件間相互幹涉或有關噪音輻射的問題。很多噪音控制方法是使用信號的高諧波，注意控制高諧波。作為噪音控制方法，有採用鐵氧體磁性材料被稱作墊珠的多層感應元件，用金屬板屏蔽迴路區域以防止對其它迴路區產生不好的影響，或由LC共振迴路防止噪音傳播到下一段。
在上述方法中，根據濾波器，噪音沒有被控制，而是被反射到前段，給迴路帶來諸如共振等不希望的壞影響，由於吸收噪音型的多層感應元件不會產生上述問題，因此它被廣泛地用來對付噪音。
這種多層感應元件由在900℃左右能燒結的陶瓷磁生材料和由銀及其合金組成的內部導體組合燒固而成，以便在陶瓷燒結體內部形成線圈狀導體，通過將內部導體成形為線圈狀，可使阻抗變大，能有效地避免材料損失，結果，能使元件的形狀小型化。
用於此目的的鐵氧體被稱作尖晶石鐵氧體，它幾乎由NiCuZnFe2O4基料組成物組成，這種鐵氧體對應力敏感，表面導磁率μ受應力影響，並被顯著降低。
多層感應元件由形成內部導體的銀粉和形成基體的鐵氧體粉燒固並結合在一起。由於銀粉的線膨脹係數大於鐵氧體陶瓷的線膨脹係數，因而，因燒固在一起在銀和鐵氧體的界面上產生應力，鐵氧體的表面μ顯著地降低。界面間易碎，當進行釺焊等熱處理時，界面應力釋放，以至於產生了每經過一次熱處理表面導磁率μ就改變、特性不穩定的問題。
為了解決上述問題，如圖7所示，在JP-A-4-65807中，在銀制內部導體2和鐵氧體制基體1之間形成一空隙3，由此緩和作用在銀內部導體2和基體3之間的應力，以提高導磁率μ。附圖標記4表示連接至內部導體兩端的外部電極。
然而，由於多層感應元件基於釺焊安裝的前提，因此必須對外部電極4進行電鍍，電鍍液進入內部導體和基體之間的空隙3。電鍍液對鐵氧體有腐蝕作用，對鐵氧體基體產生不好的影響。
鑑於上述問題，本發明的目的是提供一種性能穩定的多層感應元件及其製造方法，其中尖晶石鐵氧體用作基體，銀或其合金用作內部導體，以緩和內部導體和基體之間的應力。
本發明第一方面的多層感應元件在由屬於尖晶石鐵氧體的組成物組成的基體內部設置主要成分是銀的導體，所述的內部導體被拉出基體之外；設置在所述內部導體拉出部的外部電極，其特徵在於內部導體包含錳和鉍，在內部導體和基片間界面的錳和鉍含量多於其它區域。
在本發明中，將錳和鉍加入內部導體和作為基體的尖晶石鐵氧體之間，以緩和應力。這個事實將在以下說明。錳元素如在MnZn鐵氧體中所公知的那樣大體被包括在鐵氧體晶格中。與用於本發明的NiCuZu鐵氧體相比，MnZn鐵氧體受應力影響較小。然而，MnZn鐵氧體的燒結溫度高於作為內部導體用於本發明的銀的熔點，僅因添加錳產生燒結不部分進行的地方。
另一方面，已經知道鉍能降低燒結鐵氧體的溫度。在本發明中，可以製造出這樣的感應元件，在這種情況中，即僅僅添加錳，則燒結不能進行，但添加鉍，則可以低溫燒結，從而能用銀作為內部導體。因而，提高感應元件的緻密度，以減輕界面應力。
本發明的第二方面的製造多層感應元件方法，其特徵在於將0.02-0.1重量％的MnO2和0.5-1.2重量％的Bi2O2添加到用於內部導體的主要成分是銀的膏體中，將所述膏體與尖晶石鐵氧體燒固到一起。
在本發明的製造方法中，如果MnO2的添加量小於0.02重量％，電鍍前的阻抗降低，結果，電鍍前後的阻抗變化率大，釺焊耐熱試驗的變化率也大。另一方面，如果高於0.1重量％，獲得的阻抗也顯著降低。MnO2的最佳添加量是0.5重量％至0.07重量％。
另一方面，如果Bi2O3的添加量小於0.5重量％，電鍍前的阻抗降低，且電鍍前後的阻抗變化率大，釺焊耐熱試驗的變化率也大。如Bi2O3的添加量高於1.2重量％，獲得的阻抗也顯著降低。Bi2O3的最佳添加量是0.8重量％至1.0重量％。


圖1A是表示根據本發明的多層感應元件一個實施例的透視圖，B是其部分斷面圖2表示在內部導體和基體間的界面由EPMA測定的元素分布結果的圖；圖3表示當將表1所示的銀用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗之間的關係；圖4表示當將表1所示的銀用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量、阻抗變化和因電鍍引起的整個陽抗變化之間的關係；圖5表示當將表2所示的銀鈀合金用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗之間的關係；圖6表示當將表2所示的銀鈀合金用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗變化和因電鍍引起的整個阻抗變化之間的關係；圖7是表示現有技術的多層感應元件一個實例的斷面圖。
圖1A是表示根據本發明的多層感應元件的一個實施例的透視圖，圖1B是其部分斷面圖。在層合的鐵氧體感應元件中，以銀為主要成分的內部導體2裝在由尖晶石鐵氧體組成的基體1的內部層狀結構中，所述的內部導體被拉至基體1的外面，在該拉出部分裝設有外部電極4。內部導體不總是成形為線圈狀，而可以為直線或曲線。另外，多外內部導體可在相同或不同層上組成排列。
在本發明的多層感應元件中，加入內部導體的MnO2和Bi2O3的添加量被作各種變化，以研究添加量、電鍍前後和釺焊試驗前後阻抗的變化。對於供試驗用的多層感應元件，尖晶石鐵氧體按以下方法準備。首先，按預定的組成比將NiO，CuO，Zno稱重，用球磨機在水中進行6小時的粉碎，乾燥後通過一20目的篩，然後在780℃下進行2小時的熱處理。所得的試件再粉碎16小時，乾燥後通過20目篩，製成陶瓷粉末。用螢光X射線檢查粉末中的不純物，沒有探測出鉍，錳約為0.002重量％。
所得泥漿用刮漿刀澆注在型模的脫模膜上，以獲行40μm的未燒結層。該未燒結層在預定位置形成通孔，隨後，用絲網印刷同時形成線圈圖案和將導體膏狀料充填至通孔中。
將視密度為4g/cm3、比表面積為0.5m2/g的銀粉、預定量的MnO2和Bi2O3、預先溶解在有機溶劑中的乙基纖維素基粘合劑分別稱重，用三個滾筒將它們混合成內部導體的膏狀料。
代替銀膏，具有與銀膏相同粉末特性的銀鈀合金也被製成與銀膏一樣的膏體。靠有機溶劑的粘度將膏體的粘度調整至約100cps。調節印刷壓力，使印刷層的厚度為15μm。
將多個未燒結層疊合，用約1ton/cm2的壓力壓合，切成一個個單元。切開的單元在200℃下焙燒2小時，形成一體。各單元有11層，每層間隙約為34μm，內部導體的厚度約為10μm。
在這個階段，將10個燒結後試件埋入樹脂中，固化後研磨，在研磨階段用顯微鏡觀察，以檢查在內部導體2和基體1間的界面剝離。本發明沒有設置在JP-A-65807所示的界面間隙，在所有的試樣中沒有觀察到層間剝離。
在切成小片後，對每個小片進行滾磨，塗布和燒結外部電極4，然後進行電鍍，測量電鍍前後的阻抗。在260℃將試件浸入釺料層100秒，以測量阻抗的改變。
圖2表示當添加0.05重量％MnO2和0.8重量％Bi2O3在內部導體2和基體1間的界面由EPMA測定的元素分布結果。從圖2中可看出，錳和鉍集中在界面，由於幾乎探測不出硫，含硫的電鍍液幾乎不浸入內部導體和基體間的空隙。
表1表示當銀用作內部導體2時不同的MnO2和Bi2O3添加量在電鍍前後和釺焊試驗後的陽抗值。表2表示當銀鈀合金代替銀時不同的MnO2和Bi2O3添加量在電鍍前後和釺焊試驗後的阻抗值。對於每個添加量每個阻抗值是10片內部導體的平均值。
表1在銀制內部導體中MnO2和Bi2O3的添加量和阻抗之間的關係。
表2在銀鈀合金制內部導體中MnO2和Bi2O3的添加量和阻抗之間的關係。
圖3表示當將表1所示的銀用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗之間的關係。圖4表示當將表1所示的銀用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量、阻抗變化和因電鍍引起的整個阻抗變化之間的關係。
如圖3所示，添加0.02-0.1重量％MnO2和0.5-1.2重量％Bi2O3，同時燒固膏體和尖晶石鐵氧體，能得到約580Ω或更大的阻抗。在這個範圍，可以將電鍍或釺焊後阻抗的變化量控制在50Ω以下。
圖5表示當將表2所示的銀鈀合金用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗之間的關係。圖6表示當將表2所示的銀鈀合金用於內部導體時在多層感應元件中MnO2、Bi2O3添加量和阻抗變化和因電鍍引起的整個阻抗變化之間的關係。
如圖5和6所示，在銀鈀合金用於內部導體2的情況下，添加0.02-0.1重量％MnO2和0.5-1.2重量％Bi2O3，同時燒固膏體和尖晶石鐵氧體，能得到約580Ω或更大的阻抗。在這個範圍，可以將電鍍或釺焊後阻抗的變化量控制在50Ω以下。
當估價阻抗值時，作用在內部導體2和基體1(鐵氧體)界面的應力影響電鍍前的陽抗值。如果界面上的應力緩和，阻抗值就大。
當界面上的應力緩和時，阻抗值就大。如果電鍍液沿內部導體2和基體1的界面浸入間隙，界面就會被腐蝕，界面應力緩和得到發展。然而，在這種情況下，電鍍液殘留在界面上，這是考慮長期可靠性所不希望的。而且，如果界面不穩定，當疊層片被浸入釺焊室時，應力變得緩和。如果緩和的程度太大，在長期可靠性方面是不希望的。如果在燒固後應力馬上緩和，即使經過電鍍處理或浸入釺焊室，阻抗值可能不改變，這是所希望的。實際上，在實施例中，在電鍍前的陽抗值高，經電鍍處理或浸入釺焊室後幾乎不改變。從這些實例中得出如果鉍和錳存在於內部導體和基體間的界面處，此處應力就緩和，就能得到具有長期穩定特性且不受電鍍液浸入影響的多層感應元件。
根據本發明，在由主成分是尖晶石鐵氧體和銀的內部導體組成的多層感應元件中，在內部導體和基體間的界面形成錳和鉍含量多的部分，由此使作用在界面上的應力緩和，就可得到良好特性的感應元件，於是就可獲得性能長期穩定，且不受電鍍液浸入影響的多層感應元件，從而防止了因電鍍液的浸入而使性能劣化。
權利要求
1.一種多層感應元件，其包括由屬於尖晶石鐵氧體的組成物組成的基體；位於基片內部主要成分是銀的內部導體，所述的內部導體被拉出基體之外；設置在所述內部導體拉出部的外部電極；其中的內部導體包含錳和鉍，在內部導體和基片間界面的錳和鉍含量多於其它區域。
2.一種製造多層感應元件的方法，包括以下步驟將0.02-0.1重量％MnO2和0.5-1.2重量％Bi2O3添加到用於內部導體的主要成分是銀的膏體中；將所述膏體與尖晶石鐵氧體燒固到一起。
全文摘要
一種多層感應元件,它的基體是由屬於尖晶石鐵氧體的組成物組成的,在基體的內部裝有主要成分是銀的內部導體。內部導體被拉出基片的外部,在該拉出部裝設外部電極。內部導體包含錳和鉍,在內部導體和基片間界面的錳和鉍含量多於其它區域。將0.02—0.1重量%MnO
文檔編號H01F27/02GK1283858SQ00118989
公開日2001年2月14日 申請日期2000年8月4日 優先權日1999年8月6日
發明者內木場文男, 小嶋則幸 申請人:Tdk株式會社