陶瓷-无机材料复合体以及多层电感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种陶瓷

【技术实现步骤摘要】
陶瓷
‑
无机材料复合体以及多层电感器


[0001]本技术涉及电子器件领域，具体而言，涉及用于功率应用的多层电感器结构体，具体而言，所述多层电感器用于功率传输的电压电流转化，数据传输及处理的阻抗匹配，和电磁干扰的过滤。

技术介绍

[0002]作为无源器件中的一种，电感器通常可以分为：绕组型电感器，通过将线圈缠绕在铁氧体芯上并在其两端形成电极而制造；多层型电感器，通过在磁层或介电层上印刷内电极然后堆叠磁层或介电层而制造。
[0003]近年来，由于厚膜印刷工艺和LTCC材料发展，需要无源器件如电阻、电容和电感进一步小型化。作为小型电路板中尺寸小型化和低成本的最佳SMT电感器的解决方案，与绕组型电感器相比，多层型电感器逐渐取得主导地位。
[0004]通常，多层电感器由多个磁性片(或带)构成的多层本体经过高温固相反应形成的单一独石结构。该磁片可以印刷(但不局限于印刷)导电电极作为线圈图案。随着技术的发展，现有技术中已经存在多方面的研究来改进多层电感器结构。
[0005]对此，US 6249205 B提出了一种多层电感器，其通过在多层电感器的层之间引入空气气隙来提供高电感。但是，此种空气气隙会造成电感器的性能波动问题。
[0006]因此，在本领域中，至今还没有解决多层电感器的弱点，即在不同的应用条件如电流、频率、温度等下的电感和阻抗不稳定性。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]一方面，通常，在制备本体的时候，本领域中选择非磁性陶瓷代替气隙来调节电感器的特性及其稳定性。但是，问题在于，这些非磁陶瓷的特性也将随着温度和频率而出现偏差。关于这一点，申请人发现，处于磁芯区域的间隙位置的非磁性陶瓷对电流、温度和频率不稳定的根源是介电常数偏差。
[0009]因此，本技术的一个技术目的是提供一种填充此种间隙位置的陶瓷
‑
无机材料复合体，其可以消除磁芯的介电常数随电流、温度和频率的偏差，从而实现特性稳定的多层电感器结构体。
[0010]另一方面，在现有技术中，多层电感器的制造过程是在磁性片上印制金属电极轨道，采用静压制然后共烧，因此，考虑到该制造过程的可操作性，磁性片厚度不宜过小。因此，在相邻两层的金属电极轨道之间的存在高比例的不存在有效磁力线的无效空间，因而对电感器性能没有贡献。而申请人发现，通过减小相邻两层的金属电极轨道之间的空间或者改变金属电极轨道的排列方式，能够最大限度的压缩无效空间。
[0011]因此，本技术的另一技术目的是提供一种多层电感器，其能够使得不具有有效磁力线的无效空间最小化，从而增强多层电感器的特性，如增强多层电感器的有效的磁
体利用率，从而增强电感的特性，例如，电感器的电感值提升，电流稳定性改善，阻抗特性优化。
[0012]技术方案
[0013]为了解决上述技术问题，一方面，本技术提供了一种用于多层电感器的陶瓷
ꢀ‑
无机材料复合体，其位于以线圈图案存在的金属电极轨道的磁芯区域，并且，所述陶瓷
‑
无机材料复合体包含两个以上的第一层和第二层，所述第一层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料，所述第二层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的无机材料，并且所述第一层和第二层以交替的方式彼此层叠。
[0014]在这一方面中，所述介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料可以为本领域中常用的几乎所有陶瓷材料，例如选自市售的材料，如二氧化钛，二氧化锆等。
[0015]所述介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的陶瓷材料可以选自市售的材料，如碳酸钙、碳酸氢钙和氧化钙等。
[0016]所述金属电极包括银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)或它们的合金或它们的复合体。
[0017]在这一方面中，还涉及一种多层电感器，其包括多个磁性层和形成在磁性层上的金属电极轨道，其中，在金属电极轨道形成的线圈图案的磁芯区域中，设置有陶瓷
‑ꢀ
无机材料复合体，所述陶瓷
‑
无机材料复合体包含两个以上的第一层和第二层，所述第一层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料，所述第二层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的陶瓷材料，并且所述第一层和第二层以交替的方式彼此层叠。
[0018]在第二方面中，本技术提供了一种多层电感器，其包括多个磁性层和形成在磁性层上的金属电极轨道，其中，所述金属电极轨道的排列方式使得相邻两个金属电极轨道之间的不存在有效磁力线的无效空间最小化。
[0019]根据第二方面，金属电极轨道的排列方式为：使多层电感器的多层金属电极轨道在垂直方向上紧密排列，从而使得金属电极轨道之间的磁性层的总体厚度为10μm以下。
[0020]在第二方面中，所述多个磁性层和金属电极轨道通过印刷、刻蚀和激光等方法形成。其中，在通过多重印刷技术形成多个磁性层和金属电极轨道时，每次印刷的磁性层或金属层的厚度为5μm以下。
[0021]根据第二方面，作为另选，金属电极轨道的排列方式为：在垂直于多个磁性层的截面上，多层电感器的多层金属电极轨道以台阶状错配排列。
[0022]具体而言，相对于下层的金属电极轨道，上层的金属电极轨道以台阶状逐层向左或向右错配。
[0023]磁性层的材料可以为铁氧体材料。
[0024]在第三方面，本技术提供了一种多层电感器，其包括多个磁性层和形成在磁性层上的金属电极轨道，在金属电极轨道形成的线圈图案的磁芯区域中，设置有陶瓷
ꢀ‑
无机材料复合体，所述陶瓷
‑
无机材料复合体包含两个以上的第一层和第二层，所述第一层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料，所述第二层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的无机材料，并且所述第一层和第二层以交替的方式彼此层叠；并且，所述金属电极轨道的排列方式使得相邻两个金属电极轨道之间的不存在有效磁力线的无效空间最小化。
[0025]有益效果
[0026]根据本技术的第一方面，所述陶瓷
‑
无机材料复合体或多层电感器能够消除磁芯的介电常数随电流、温度和频率的偏差，从而实现特性稳定的多层电感器结构体。
[0027]根据本技术的第二方面，所述多层电感器的金属电极轨道之间的无效空间得到最大限度的减少，因而使得磁芯的可用磁容量增大，且DC电阻减小。
[0028]另外，通过将金属电极轨道紧密排列，可以使后续工艺(如烧结)不会产生分层或机器收缩率各向异性而导致产品变形、开裂、可靠性不稳定。
[0029]根据本技术的第三方面，所述多层电感器在实现稳定的特性的同时，可以提高器件的电学和磁学性能，从而增强多层电感器的有效的磁体利用率，从而增强电感的特性。例如电感值得提升，电流稳定性得改善，阻抗特性得优化。
附图说明
[0030]本技术所描述的附图仅为了说明选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多层电感器的陶瓷
‑
无机材料复合体，其位于以线圈图案存在的金属电极轨道的磁芯区域，其特征在于，所述陶瓷
‑
无机材料复合体包含两个以上的第一层和第二层，所述第一层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料，所述第二层包含介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的无机材料，并且所述第一层和第二层以交替的方式彼此层叠。2.如权利要求1所述的陶瓷
‑
无机材料复合体，其特征在于，所述介电常数随温度变化的曲线斜率为正数的陶瓷材料选自二氧化钛或二氧化锆。3.如权利要求1所述的陶瓷
‑
无机材料复合体，其特征在于，所述介电常数随温度变化的曲线斜率为负数的无机材料选自碳酸钙、碳酸氢钙和氧化钙。4.如权利要求1所述的陶瓷
‑
无机材料复合体，其特征在于，所述金属电极包括银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、金(Au)或镍(Ni)。5.一种多层电感器，其包括多个磁性层和形成在磁性层上的金属电极轨道，其中，在金属电极轨道形成的线圈图案的磁芯区域中，设置有陶瓷
‑
无机材料复合体，其特征在于，所述陶瓷
‑
无机材料复合体如权利要求1至4中任一项所述。6.一种多层电感器，其包括多个磁性层和形成在磁性层上的金属电极轨道，其特征在于，所述金属电极轨道的排列方式使得相邻两个金属电极轨道之间的不存在有效磁力线的无效空间最小化，其中，所述金属电极轨道的排列方式为：使多层电感器的多层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏年，张日胜，庞文善，
申请(专利权)人：斯特华佛山磁材有限公司，
类型：新型
国别省市：